Celulozni eter je sintetični polimer, narejen iz naravne celuloze s kemično modifikacijo.Celulozni eter je derivat naravne celuloze.Proizvodnja celuloznega etra se razlikuje od proizvodnje sintetičnih polimerov.Njegov najosnovnejši material je celuloza, naravna polimerna spojina.Zaradi posebnosti naravne strukture celuloze sama celuloza nima sposobnosti reagirati s sredstvi za eterifikacijo.Vendar pa se po obdelavi sredstva za nabrekanje močne vodikove vezi med molekulskimi verigami in verigami uničijo in aktivno sproščanje hidroksilne skupine postane reaktivna alkalna celuloza.Pridobite celulozni eter.
Lastnosti celuloznih etrov so odvisne od vrste, števila in porazdelitve substituentov.Razvrstitev celuloznih etrov temelji tudi na vrsti substituentov, stopnji eterifikacije, topnosti in s tem povezanih lastnostih uporabe.Glede na vrsto substituentov v molekulski verigi ga lahko razdelimo na monoeter in mešani eter.Običajno uporabljamo mc kot monoeter, HPmc pa kot mešani eter.Metilcelulozni eter mc je produkt po zamenjavi hidroksilne skupine na glukozni enoti naravne celuloze z metoksi skupino.Je produkt, pridobljen z zamenjavo dela hidroksilne skupine na enoti z metoksi skupino in drugega dela s hidroksipropilno skupino.Strukturna formula je [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x hidroksietil metilcelulozni eter HEmc, to so glavne sorte, ki se pogosto uporabljajo in prodajajo na trgu.
Glede na topnost ga lahko razdelimo na ionsko in neionsko.Vodotopni neionski celulozni etri so v glavnem sestavljeni iz dveh serij alkilnih etrov in hidroksialkilnih etrov.Ionski Cmc se uporablja predvsem v sintetičnih detergentih, tiskanju in barvanju tekstila, raziskovanju hrane in nafte.Neionski mc, HPmc, HEmc itd. se večinoma uporabljajo v gradbenih materialih, premazih iz lateksa, medicini, dnevnih kemikalijah itd. Uporabljajo se kot zgoščevalec, sredstvo za zadrževanje vode, stabilizator, dispergator in sredstvo za tvorbo filma.
Zadrževanje vode celuloznega etra
Pri proizvodnji gradbenih materialov, predvsem suhih malt, ima celulozni eter nenadomestljivo vlogo, še posebej pri proizvodnji specialnih malt (modificiranih malt) je nepogrešljiva in pomembna sestavina.
Pomembna vloga vodotopnega celuloznega etra v malti ima predvsem tri vidike, eden je odlična sposobnost zadrževanja vode, drugi je vpliv na konsistenco in tiksotropnost malte, tretji pa je interakcija s cementom.
Učinek celuloznega etra na zadrževanje vode je odvisen od vpojnosti vode osnovnega sloja, sestave malte, debeline sloja malte, potrebe malte po vodi in časa strjevanja materiala za strjevanje.Zadrževanje vode v samem celuloznem etru izhaja iz topnosti in dehidracije samega celuloznega etra.Kot vsi vemo, čeprav celulozna molekularna veriga vsebuje veliko število visoko hidriranih OH skupin, ni topna v vodi, ker ima celulozna struktura visoko stopnjo kristaliničnosti.Hidracijska sposobnost hidroksilnih skupin sama po sebi ni dovolj za pokrivanje močnih vodikovih vezi in van der Waalsovih sil med molekulami.Zato le nabrekne, ne raztopi pa se v vodi.Ko substituent vnesemo v molekularno verigo, ne uniči samo substituent vodikove verige, temveč se uniči tudi medverižna vodikova vez zaradi zagozditve substituenta med sosednjimi verigami.Večji kot je substituent, večja je razdalja med molekulama.Večja kot je razdalja.Večji je učinek uničenja vodikovih vezi, celulozni eter postane topen v vodi, potem ko se celulozna mreža razširi in raztopina vstopi, tako da nastane visoko viskozna raztopina.Ko se temperatura dvigne, hidratacija polimera oslabi in voda med verigami se izloči.Ko je učinek dehidracije zadosten, se molekule začnejo združevati, tvorijo tridimenzionalno mrežno strukturo gela in se zložijo.Dejavniki, ki vplivajo na zadrževanje vode v malti, vključujejo viskoznost celuloznega etra, dodano količino, drobnost delcev in temperaturo uporabe.
Višja kot je viskoznost celuloznega etra, boljša je zmogljivost zadrževanja vode in večja je viskoznost polimerne raztopine.Glede na molekulsko maso (stopnjo polimerizacije) polimera jo določata tudi dolžina verige molekulske strukture in oblika verige, porazdelitev vrst in količin substituentov pa neposredno vpliva tudi na njegovo viskoznostno območje.[η]=Kmα
[η] Intrinzična viskoznost raztopine polimera
m molekulska masa polimera
α značilna konstanta polimera
K viskoznostni koeficient raztopine
Viskoznost raztopine polimera je odvisna od molekulske mase polimera.Viskoznost in koncentracija raztopine celuloznega etra sta povezani z uporabo na različnih področjih.Zato ima vsak celulozni eter veliko različnih specifikacij viskoznosti, prilagoditev viskoznosti pa se v glavnem izvede z razgradnjo alkalne celuloze, to je z zlomom celuloznih molekularnih verig.
Večja kot je količina celuloznega etra, dodanega malti, boljša je zmogljivost zadrževanja vode in večja kot je viskoznost, boljša je učinkovitost zadrževanja vode.
Kar zadeva velikost delcev, bolj drobni kot so delci, boljše je zadrževanje vode (glejte sliko 3).Ko veliki delci celuloznega etra pridejo v stik z vodo, se površina takoj raztopi in tvori gel, ki ovije material in prepreči nadaljnje prodiranje vodnih molekul.Včasih ga ni mogoče enakomerno razpršiti in raztopiti tudi po dolgotrajnem mešanju, pri čemer nastane motna flokulentna raztopina ali aglomeracija.Močno vpliva na zadrževanje vode v celuloznem etru, topnost pa je eden od dejavnikov pri izbiri celuloznega etra.
Zgostitev in tiksotropija celuloznega etra
Druga funkcija celuloznega etra – zgoščevanje je odvisna od: stopnje polimerizacije celuloznega etra, koncentracije raztopine, strižne hitrosti, temperature in drugih pogojev.Lastnost želiranja raztopine je edinstvena za alkil celulozo in njene modificirane derivate.Lastnosti geliranja so povezane s stopnjo substitucije, koncentracijo raztopine in dodatki.Za hidroksialkil modificirane derivate so lastnosti gela povezane tudi s stopnjo modifikacije hidroksialkila.Za mc in HPmc z nizko viskoznostjo lahko pripravite 10%-15% raztopino koncentracije, 5%-10% raztopino lahko pripravite za srednjo viskoznost mc in HPmc in 2%-3% raztopino lahko pripravite za visoko viskoznost mc in HPmc in običajno Klasifikacija viskoznosti celuloznega etra je razvrščena tudi z 1%-2% raztopino.Celulozni eter z visoko molekulsko maso ima visoko učinkovitost zgoščevanja.V raztopini iste koncentracije imajo polimeri z različnimi molekulskimi masami različne viskoznosti.Visoka stopnja.Ciljno viskoznost je mogoče doseči le z dodajanjem velike količine nizkomolekularnega celuloznega etra.Njegova viskoznost je malo odvisna od strižne hitrosti, visoka viskoznost pa doseže ciljno viskoznost, zahtevana količina dodatka pa je majhna, viskoznost pa je odvisna od učinkovitosti zgoščevanja.Zato je treba za doseganje določene konsistence zagotoviti določeno količino celuloznega etra (koncentracijo raztopine) in viskoznost raztopine.Tudi temperatura geliranja raztopine pada linearno z naraščanjem koncentracije raztopine in gelira pri sobni temperaturi, ko doseže določeno koncentracijo.Koncentracija geliranja HPmc je višja pri sobni temperaturi.
Konsistenco je mogoče prilagoditi tudi z izbiro velikosti delcev in izbiro celuloznih etrov z različnimi stopnjami modifikacije.Tako imenovana modifikacija je uvedba določene stopnje substitucije hidroksialkilnih skupin v skeletno strukturo mc.S spreminjanjem relativnih substitucijskih vrednosti dveh substituentov, to je DS in ms relativnih substitucijskih vrednosti metoksi in hidroksialkilnih skupin, ki jih pogosto imenujemo.Različne zahteve glede učinkovitosti celuloznega etra je mogoče doseči s spreminjanjem relativnih substitucijskih vrednosti obeh substituentov.
Celulozni etri, ki se uporabljajo v praškastih gradbenih materialih, se morajo hitro raztopiti v hladni vodi in zagotoviti ustrezno konsistenco za sistem.Če mu damo določeno strižno hitrost, še vedno postane kosmičast in koloiden blok, kar je podstandarden ali slabokakovosten izdelek.
Obstaja tudi dobro linearno razmerje med konsistenco cementne paste in odmerkom celuloznega etra.Celulozni eter lahko močno poveča viskoznost malte.Večji kot je odmerek, bolj očiten je učinek, glejte sliko 6
Vodna raztopina celuloznega etra z visoko viskoznostjo ima visoko tiksotropijo, kar je tudi glavna značilnost celuloznega etra.Vodne raztopine polimerov tipa Mc imajo običajno psevdoplastično in netiksotropno fluidnost pod temperaturo gela, vendar imajo newtonske lastnosti tečenja pri nizkih strižnih hitrostih.Psevdoplastičnost narašča z molekulsko maso ali koncentracijo celuloznega etra, ne glede na vrsto substituenta in stopnjo substitucije.Zato bodo celulozni etri enake stopnje viskoznosti, ne glede na mc, HPmc, HEmc, vedno pokazali enake reološke lastnosti, dokler se koncentracija in temperatura ohranjata konstantni.Ko se temperatura dvigne, nastanejo strukturni geli in pride do zelo tiksotropnih tokov.Celulozni etri visoke koncentracije in nizke viskoznosti kažejo tiksotropijo celo pod temperaturo gela.Ta lastnost je zelo koristna za prilagajanje izravnave in povesanja gradbene malte.Tukaj je treba pojasniti, da višja kot je viskoznost celuloznega etra, boljše je zadrževanje vode, vendar višja kot je viskoznost, višja je relativna molekulska masa celuloznega etra in temu primerno zmanjšanje njegove topnosti, kar negativno vpliva na na koncentracijo malte in izvedbo gradnje.Višja kot je viskoznost, bolj očiten je učinek zgoščevanja malte, vendar ni povsem sorazmeren.Nekaj srednje in nizke viskoznosti, vendar ima modificiran celulozni eter boljšo učinkovitost pri izboljšanju strukturne trdnosti mokre malte.S povečanjem viskoznosti se izboljša zadrževanje vode celuloznega etra.
Čas objave: 22. nov. 2022