Éter celulózy je syntetický polymér vyrobený z prírodnej celulózy ako suroviny chemickou modifikáciou. Éter celulózy je derivát prírodnej celulózy, výroba éteru celulózy a syntetický polymér je iný, jeho najzákladnejším materiálom je celulóza, prírodné polymérne zlúčeniny. Vzhľadom na zvláštnosť prirodzenej štruktúry celulózy samotná celulóza nemá schopnosť reagovať s éterifikačným činidlom. Po spracovaní napučiavacieho činidla sa však silné vodíkové väzby medzi molekulovými reťazcami a reťazcami zničili a aktivita hydroxylovej skupiny sa uvoľnila do alkalickej celulózy s reakčnou schopnosťou a éter celulózy sa získal reakciou éterifikačného činidla - OH skupiny na — ALEBO skupina.
Vlastnosti éterov celulózy závisia od typu, počtu a distribúcie substituentov. Klasifikácia éteru celulózy je tiež založená na type substituentov, stupni éterifikácie, rozpustnosti a súvisiacej aplikácii. Podľa typu substituentov na molekulovom reťazci ho možno rozdeliť na jednoduchý éter a zmiešaný éter. MC sa zvyčajne používa ako jeden éter, zatiaľ čo HPmc je zmiešaný éter. Éter metylcelulózy MC je prírodná jednotka glukózy celulózy na hydroxylu je metoxid nahradený vzorcom štruktúry produktu [CO H7O2 (OH) 3-H (OCH3) H] X, éter hydroxypropylmetylcelulózy HPmc je jednotka na hydroxylu je časť z metoxidu nahradeného ďalšou časťou produktu nahradeného hydroxypropylom, Štruktúrny vzorec je [C6H7O2 (OH) 3-MN (OCH3) M [OCH2CH (OH) CH3] N] X a éter hydroxyetylmetylcelulózy HEmc, ktorý je široko používaný a predávaný na trhu.
Podľa rozpustnosti možno rozdeliť na iónový typ a neiónový typ. Vo vode rozpustný neiónový éter celulózy sa skladá hlavne z alkyléteru a hydroxyalkyléteru dvoch sérií odrôd. Ionic Cmc sa používa hlavne v syntetických detergentoch, textilnom, tlačiarenskom, potravinárskom a ropnom využívaní. Neiónové MC, HPmc, HEmc a iné používané hlavne v stavebných materiáloch, latexových náteroch, medicíne, dennej chémii a iných aspektoch. Ako zahusťovadlo, činidlo zadržiavajúce vodu, stabilizátor, dispergačné činidlo, činidlo tvoriace film.
Zadržiavanie vody v étere celulózy
Pri výrobe stavebných hmôt, najmä suchej miešanej malty, zohráva nezastupiteľnú úlohu éter celulózy, najmä pri výrobe špeciálnej malty (modifikovaná malta) je nezastupiteľnou súčasťou.
Dôležitá úloha vo vode rozpustného éteru celulózy v malte má predovšetkým tri aspekty, jedným je vynikajúca schopnosť zadržiavať vodu, druhým je vplyv konzistencie malty a tixotropie a tretím je interakcia s cementom.
Retencia vody celulózového éteru závisí od hydroskopického základu, zloženia malty, hrúbky vrstvy malty, potreby vody v malte, času kondenzácie kondenzovaného materiálu. Zadržiavanie vody v étere celulózy pochádza z rozpustnosti a dehydratácie samotného éteru celulózy. Je dobre známe, že molekulové reťazce celulózy, hoci obsahujú veľký počet vysoko hydratovaných OH skupín, sú nerozpustné vo vode kvôli ich vysoko kryštalickej štruktúre. Samotná hydratačná schopnosť hydroxylových skupín nestačí na zaplatenie silných medzimolekulových vodíkových väzieb a van der Waalsových síl. Keď sú substituenty zavedené do molekulového reťazca, nielen substituenty zničia vodíkový reťazec, ale aj medzireťazcové vodíkové väzby sa prerušia v dôsledku zaklinenia substituentov medzi susednými reťazcami. Čím väčšie sú substituenty, tým väčšia je vzdialenosť medzi molekulami. Čím väčšia je deštrukcia efektu vodíkovej väzby, expanzia celulózovej mriežky, roztok do éteru celulózy sa stáva rozpustným vo vode, vytvára sa roztok s vysokou viskozitou. Ako teplota stúpa, hydratácia polyméru klesá a voda medzi reťazcami je vytláčaná. Keď je dehydratačný účinok dostatočný, molekuly sa začnú agregovať a gél sa zloží do trojrozmernej siete. Faktory ovplyvňujúce zadržiavanie vody v malte zahŕňajú viskozitu éteru celulózy, dávkovanie, jemnosť častíc a prevádzkovú teplotu.
Čím väčšia je viskozita éteru celulózy, tým lepšia je schopnosť retencie vody, viskozita roztoku polyméru. Molekulová hmotnosť (stupeň polymerizácie) polyméru je tiež určená dĺžkou a morfológiou molekulárnej štruktúry reťazca a distribúcia počtu substituentov priamo ovplyvňuje rozsah viskozity. n = Km alfa
Vnútorná viskozita roztokov polymérov
M molekulová hmotnosť polyméru
α charakteristická konštanta polyméru
K viskozitný koeficient roztoku
Viskozita roztoku polyméru závisí od molekulovej hmotnosti polyméru. Viskozita a koncentrácia roztokov éterov celulózy súvisia s rôznymi aplikáciami. Preto má každý éter celulózy mnoho rôznych špecifikácií viskozity, regulácia viskozity je tiež dosiahnutá hlavne degradáciou alkalickej celulózy, a to zlomeninou molekulového reťazca celulózy.
Čo sa týka veľkosti častíc, čím jemnejšia častica, tým lepšie zadržiava vodu. Veľké častice éteru celulózy sa dostanú do kontaktu s vodou, povrch sa okamžite rozpustí a vytvorí gél, ktorý obalí materiál, aby sa zabránilo ďalšiemu prenikaniu molekúl vody, niekedy sa dlhým miešaním nedarí rovnomerne rozptýliť rozpustený, tvorba bahnitého vločkovitého roztoku resp. aglomerovať. Rozpustnosť éteru celulózy je jedným z faktorov pri výbere éteru celulózy.
Zahusťovanie a tixotropia éteru celulózy
Druhý účinok éteru celulózy – zahusťovanie závisí od: stupňa polymerizácie éteru celulózy, koncentrácie roztoku, rýchlosti šmyku, teploty a ďalších podmienok. Gélizačná vlastnosť roztoku je jedinečná pre alkylcelulózu a jej modifikované deriváty. Vlastnosti gélu súvisia so stupňom substitúcie, koncentráciou roztoku a prísadami. V prípade derivátov modifikovaných hydroxyalkylom sú vlastnosti gélu tiež spojené so stupňom modifikácie hydroxyalkylom. Pre koncentráciu roztoku s nízkou viskozitou MC a HPmc možno pripraviť 10%-15% koncentračný roztok, strednú viskozitu MC a HPmc možno pripraviť 5%-10% roztok a vysokoviskózne MC a HPmc možno pripraviť len 2%-3% roztoku a zvyčajne je viskozita éteru celulózy tiež odstupňovaná podľa 1%-2% roztoku. Účinnosť zahusťovadla éteru celulózy s vysokou molekulovou hmotnosťou, rovnaká koncentrácia roztoku, polyméry s rôznou molekulovou hmotnosťou majú rozdielnu viskozitu, viskozitu a molekulovú hmotnosť možno vyjadriť nasledovne, [η]=2,92×10-2 (DPn) 0,905, DPn je priemer stupeň polymerizácie vysoký. Éter celulózy s nízkou molekulovou hmotnosťou na pridanie viac na dosiahnutie cieľovej viskozity. Jeho viskozita je menej závislá od šmykovej rýchlosti, vysoká viskozita na dosiahnutie cieľovej viskozity, množstvo potrebného na pridanie menšieho množstva, viskozita závisí od účinnosti zahusťovania. Preto na dosiahnutie určitej konzistencie musí byť zaručené určité množstvo éteru celulózy (koncentrácia roztoku) a viskozita roztoku. Teplota gélovatenia roztoku klesala lineárne so zvyšovaním koncentrácie roztoku a gélovatenie nastalo pri teplote miestnosti po dosiahnutí určitej koncentrácie. HPmc má vysokú koncentráciu gélovatenia pri izbovej teplote.
Konzistenciu je možné upraviť aj výberom veľkosti častíc a éterov celulózy s rôznym stupňom modifikácie. Takzvaná modifikácia je zavedenie hydroxylovej alkylovej skupiny v určitom stupni substitúcie na štruktúru skeletu MC. Zmenou relatívnych substitučných hodnôt dvoch substituentov, to znamená DS a MS relatívnych substitučných hodnôt metoxy a hydroxylových skupín. Zmenou relatívnych substitučných hodnôt dvoch druhov substituentov sa vyžadujú rôzne vlastnosti éteru celulózy.
vzťah medzi konzistenciou a modifikáciou. Na obrázku 5 pridanie éteru celulózy ovplyvňuje spotrebu vody malty a mení pomer vody a spojiva vody a cementu, čo je zahusťovací efekt. Čím vyššie dávkovanie, tým väčšia spotreba vody.
Étery celulózy používané v práškových stavebných materiáloch sa musia rýchlo rozpustiť v studenej vode a poskytnúť systému správnu konzistenciu. Ak je daná rýchlosť šmyku stále vločkovitá a koloidná, ide o neštandardný alebo nekvalitný produkt.
Existuje tiež dobrý lineárny vzťah medzi konzistenciou cementovej kaše a dávkovaním éteru celulózy, éter celulózy môže výrazne zvýšiť viskozitu malty, čím väčšie je dávkovanie, tým je účinok zreteľnejší.
Vodný roztok éteru celulózy s vysokou viskozitou má vysokú tixotropiu, čo je jedna z charakteristík éteru celulózy. Vodné roztoky polymérov typu Mc majú zvyčajne pseudoplastickú, netixotropnú tekutosť pod teplotou gélu, ale newtonovské tokové vlastnosti pri nízkych šmykových rýchlostiach. Pseudoplasticita sa zvyšuje so zvyšovaním molekulovej hmotnosti alebo koncentrácie éteru celulózy a je nezávislá od typu a stupňa substituenta. Preto étery celulózy rovnakého stupňa viskozity, či už MC, HPmc alebo HEmc, vždy vykazujú rovnaké reologické vlastnosti, pokiaľ koncentrácia a teplota zostávajú konštantné. Pri zvyšovaní teploty sa vytvára štruktúrny gél a dochádza k vysokému tixotropnému toku. Étery celulózy s vysokou koncentráciou a nízkou viskozitou vykazujú tixotropiu aj pod teplotou gélu. Táto vlastnosť je veľkým prínosom pri konštrukcii stavebnej malty na úpravu jej toku a schopnosti visenia toku. Tu je potrebné vysvetliť, že čím vyššia je viskozita éteru celulózy, tým lepšia je retencia vody, ale čím vyššia je viskozita, tým vyššia je relatívna molekulová hmotnosť éteru celulózy, zodpovedajúce zníženie jeho rozpustnosti, čo má negatívny vplyv na koncentrácia malty a konštrukčný výkon. Čím vyššia je viskozita, tým zreteľnejší je zahusťovací účinok malty, ale nejde o úplný proporcionálny vzťah. Niektoré nízkoviskózne, ale modifikované étery celulózy pri zlepšovaní štrukturálnej pevnosti mokrej malty majú lepšie vlastnosti, so zvýšením viskozity sa zlepšila retencia vody éteru celulózy.
Čas odoslania: 30. marca 2022