Eterul de celuloză este un polimer sintetic obținut din celuloză naturală prin modificare chimică. Eterul de celuloză este un derivat al celulozei naturale. Producerea eterului de celuloză este diferită de polimerii sintetici. Celuloza, un compus polimeric natural, este materialul său de bază. Datorită particularității structurii celulozei naturale, celuloza în sine nu are capacitatea de a reacționa cu agenții de eterificare. Cu toate acestea, după tratamentul cu agent de umflare, legăturile puternice de hidrogen dintre lanțurile moleculare și lanțuri sunt distruse, iar gruparea hidroxil eliberată activ transformă celuloza alcalină reactivă. Obțineți eter de celuloză.
Proprietățile eterilor de celuloză depind de tipul, numărul și distribuția substituenților. Clasificarea eterilor de celuloză se bazează, de asemenea, pe tipul de substituenți, gradul de eterificare, solubilitate și proprietățile de aplicare aferente. În funcție de tipul de substituenți din lanțul molecular, aceștia pot fi împărțiți în monoeter și eter mixt. MC-ul pe care îl folosim de obicei este monoeterul, iar HPMC-ul este eterul mixt. Metilceluloza eter MC este produsul după ce gruparea hidroxil de pe unitatea de glucoză a celulozei naturale este substituită cu metoxi. Este un produs obținut prin substituirea unei părți a grupării hidroxil de pe unitate cu o grupare metoxi și a unei alte părți cu o grupare hidroxipropil. Formula structurală este [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x. Hidroxietil metilceluloză eter HEMC, acestea sunt principalele varietăți utilizate și vândute pe piață.
În ceea ce privește solubilitatea, poate fi împărțit în ionic și neionic. Eterii de celuloză neionici solubili în apă sunt compuși în principal din două serii: eteri alchilici și eteri hidroxialchilici. CMC ionică este utilizată în principal în detergenți sintetici, imprimare și vopsire textile, în industria alimentară și a prospectării petrolului. MC neionic, HPMC, HEMC etc. sunt utilizate în principal în materiale de construcție, acoperiri cu latex, medicamente, substanțe chimice de uz zilnic etc. Se utilizează ca agent de îngroșare, agent de reținere a apei, stabilizator, dispersant și agent de formare a peliculei.
Retenția de apă a eterului de celuloză
În producția de materiale de construcție, în special a mortarului uscat, eterul de celuloză joacă un rol de neînlocuit, în special în producția de mortar special (mortar modificat), fiind o componentă indispensabilă și importantă.
Rolul important al eterului de celuloză solubil în apă în mortar are în principal trei aspecte, unul este capacitatea excelentă de retenție a apei, celălalt este influența asupra consistenței și tixotropiei mortarului, iar al treilea este interacțiunea cu cimentul.
Efectul de retenție a apei al eterului de celuloză depinde de absorbția de apă a stratului de bază, de compoziția mortarului, de grosimea stratului de mortar, de necesarul de apă al mortarului și de timpul de întărire al materialului de întărire. Retenția de apă a eterului de celuloză în sine provine din solubilitatea și deshidratarea eterului de celuloză în sine. După cum știm cu toții, deși lanțul molecular al celulozei conține un număr mare de grupări OH foarte hidratabile, acesta nu este solubil în apă, deoarece structura celulozei are un grad ridicat de cristalinitate. Capacitatea de hidratare a grupărilor hidroxil nu este suficientă pentru a acoperi legăturile puternice de hidrogen și forțele van der Waals dintre molecule. Prin urmare, acesta doar se umflă, dar nu se dizolvă în apă. Când un substituent este introdus în lanțul molecular, nu numai că acesta distruge lanțul de hidrogen, dar și legătura de hidrogen intercatenară este distrusă din cauza încurcării substituentului între lanțurile adiacente. Cu cât substituentul este mai mare, cu atât distanța dintre molecule este mai mare. Cu cât distanța este mai mare. Cu cât efectul de distrugere a legăturilor de hidrogen este mai mare, cu atât eterul de celuloză devine solubil în apă după ce rețeaua de celuloză se extinde și soluția intră în stratul de bază, formând o soluție cu vâscozitate ridicată. Când temperatura crește, hidratarea polimerului slăbește, iar apa dintre lanțuri este eliminată. Când efectul de deshidratare este suficient, moleculele încep să se agrege, formând un gel cu structură de rețea tridimensională și se pliază. Factorii care afectează retenția de apă a mortarului includ vâscozitatea eterului de celuloză, cantitatea adăugată, finețea particulelor și temperatura de utilizare.
Cu cât vâscozitatea eterului de celuloză este mai mare, cu atât performanța de retenție a apei este mai bună și cu atât vâscozitatea soluției de polimer este mai mare. În funcție de greutatea moleculară (gradul de polimerizare) a polimerului, aceasta este determinată și de lungimea lanțului molecular și de forma lanțului, iar distribuția tipurilor și cantităților substituenților afectează, de asemenea, în mod direct intervalul de vâscozitate. [η]=Kmα
[η] Vâscozitatea intrinsecă a soluției de polimer
greutate moleculară a polimerului m
Constanta caracteristică a polimerului α
Coeficientul de vâscozitate al soluției K
Vâscozitatea unei soluții de polimer depinde de greutatea moleculară a polimerului. Vâscozitatea și concentrația soluției de eter de celuloză sunt legate de aplicarea în diverse domenii. Prin urmare, fiecare eter de celuloză are multe specificații de vâscozitate diferite, iar ajustarea vâscozității se realizează în principal prin degradarea celulozei alcaline, adică prin ruperea lanțurilor moleculare de celuloză.
Cu cât cantitatea de eter de celuloză adăugată în mortar este mai mare, cu atât performanța de retenție a apei este mai bună, iar cu cât vâscozitatea este mai mare, cu atât performanța de retenție a apei este mai bună.
În ceea ce privește dimensiunea particulelor, cu cât particula este mai fină, cu atât retenția de apă este mai bună. Vezi Figura 3. După ce particula mare de eter de celuloză intră în contact cu apa, suprafața se dizolvă imediat și formează un gel care învelește materialul și împiedică infiltrarea continuă a moleculelor de apă. O dispersie mai puțin uniformă se dizolvă, formând o soluție floculantă tulbure sau aglomerate. Aceasta afectează foarte mult retenția de apă a eterului de celuloză, iar solubilitatea este unul dintre factorii de alegere a eterului de celuloză.
Îngroșarea și tixotropia eterului de celuloză
A doua funcție a eterului de celuloză - îngroșarea, depinde de: gradul de polimerizare a eterului de celuloză, concentrația soluției, viteza de forfecare, temperatură și alte condiții. Proprietatea de gelificare a soluției este unică pentru alchilceluloză și derivații săi modificați. Proprietățile de gelificare sunt legate de gradul de substituție, concentrația soluției și aditivi. Pentru derivații modificați cu hidroxialchil, proprietățile gelului sunt, de asemenea, legate de gradul de modificare a hidroxialchilului. Pentru MC și HPMC cu vâscozitate scăzută, se poate prepara o soluție de 10%-15%, MC și HPMC cu vâscozitate medie se pot prepara o soluție de 5%-10%, iar MC și HPMC cu vâscozitate ridicată se pot prepara doar o soluție de 2%-3%. Clasificarea vâscozității eterului de celuloză este, de asemenea, clasificată cu soluție de 1%-2%. Eterul de celuloză cu greutate moleculară mare are o eficiență de îngroșare ridicată. În aceeași soluție de concentrație, polimerii cu greutăți moleculare diferite au vâscozități diferite. Grad ridicat. Vâscozitatea țintă poate fi atinsă numai prin adăugarea unei cantități mari de eter de celuloză cu greutate moleculară mică. Vâscozitatea sa depinde puțin de viteza de forfecare, iar vâscozitatea ridicată atinge vâscozitatea țintă, iar cantitatea necesară de adăugat este mică, iar vâscozitatea depinde de eficiența de îngroșare. Prin urmare, pentru a obține o anumită consistență, trebuie garantată o anumită cantitate de eter de celuloză (concentrația soluției) și vâscozitatea soluției. Temperatura de gelificare a soluției scade, de asemenea, liniar odată cu creșterea concentrației soluției și gelifică la temperatura camerei după atingerea unei anumite concentrații. Concentrația de gelificare a HPMC este relativ ridicată la temperatura camerei.
Consistența poate fi ajustată și prin alegerea dimensiunii particulelor și a eterilor de celuloză cu diferite grade de modificare. Așa-numita modificare constă în introducerea unui anumit grad de substituție a grupărilor hidroxialchil în structura scheletică a MC. Prin modificarea valorilor relative de substituție ale celor doi substituenți, adică a valorilor relative de substituție DS și MS ale grupărilor metoxi și hidroxialchil, despre care spunem adesea... Diverse cerințe de performanță ale eterului de celuloză pot fi obținute prin modificarea valorilor relative de substituție ale celor doi substituenți.
Eterii de celuloză utilizați în materialele de construcție sub formă de pulbere trebuie să se dizolve rapid în apă rece și să ofere o consistență adecvată sistemului. Chiar dacă li se aplică o anumită rată de forfecare, aceștia devin totuși floculanți și coloidali, ceea ce reprezintă un produs de calitate inferioară sau slabă.
Există, de asemenea, o relație liniară bună între consistența pastei de ciment și dozajul de eter de celuloză. Eterul de celuloză poate crește considerabil vâscozitatea mortarului. Cu cât dozajul este mai mare, cu atât efectul este mai evident.
Soluția apoasă de eter de celuloză cu vâscozitate ridicată are o tixotropie ridicată, care este, de asemenea, o caracteristică majoră a eterului de celuloză. Soluțiile apoase de polimeri MC au de obicei fluiditate pseudoplastică și netixotropică sub temperatura gelului lor, dar proprietăți de curgere newtoniene la rate de forfecare scăzute. Pseudoplasticitatea crește odată cu greutatea moleculară sau concentrația eterului de celuloză, indiferent de tipul de substituent și de gradul de substituție. Prin urmare, eterii de celuloză cu același grad de vâscozitate, indiferent de MC, HPMC, HEMC, vor prezenta întotdeauna aceleași proprietăți reologice, atâta timp cât concentrația și temperatura sunt menținute constante. Gelurile structurale se formează atunci când temperatura este crescută și apar curgeri tixotropice ridicate. Eterii de celuloză cu concentrație mare și vâscozitate scăzută prezintă tixotropie chiar și sub temperatura gelului. Această proprietate este foarte benefică pentru ajustarea nivelării și a lăsarii în construcția mortarului de construcții. Trebuie explicat aici că, cu cât vâscozitatea eterului de celuloză este mai mare, cu atât retenția de apă este mai bună, dar cu cât vâscozitatea este mai mare, cu atât greutatea moleculară relativă a eterului de celuloză este mai mare și, în consecință, scade solubilitatea acestuia, ceea ce are un impact negativ asupra concentrației mortarului și a performanței constructive. Cu cât vâscozitatea este mai mare, cu atât efectul de îngroșare asupra mortarului este mai evident, dar nu este complet proporțional. Are o vâscozitate medie și scăzută, dar eterul de celuloză modificat are o performanță mai bună în îmbunătățirea rezistenței structurale a mortarului umed. Odată cu creșterea vâscozității, retenția de apă a eterului de celuloză se îmbunătățește.
Data publicării: 22 noiembrie 2022