Celulóza ether je syntetický polymer vyrobený z přirozené celulózy prostřednictvím chemické modifikace. Celulóza ether je derivát přirozené celulózy. Produkce celulózového etheru se liší od syntetických polymerů. Jeho nejzákladnějším materiálem je celulóza, přírodní polymerní sloučenina. Vzhledem ke zvláštnosti přirozené struktury celulózy nemá celulóza samotná schopnost reagovat s etherifikačními látkami. Po ošetření otokovému činidlu jsou však zničeny silné vodíkové vazby mezi molekulárními řetězci a řetězci a aktivní uvolňování hydroxylové skupiny se stává reaktivní alkalickou celulózou. Získat celulózový ether.
Vlastnosti etherů celulózy závisí na typu, čísle a distribuci substituentů. Klasifikace celulózových etherů je také založena na typu substituentů, stupně etherifikace, rozpustnosti a souvisejících aplikačních vlastností. Podle typu substituentů na molekulárním řetězci je lze rozdělit na mono ether a smíšený ether. Obvykle používáme MC jako mono ether a HPMC jako smíšený ether. Methylcelulózový ether MC je produktem poté, co je hydroxylová skupina na glukózové jednotce přírodní celulózy nahrazena methoxovou skupinou. Strukturální vzorec je [CO H7O2 (OH) 3-H (OCH3) H] x Jedná se o produkt získaný nahrazením části hydroxylové skupiny na jednotce s methoxy skupinou a další část s hydroxypropylovou skupinou. Strukturální vzorec je [C6H7O2 (OH) 3-Mn (Och3) -M [Och2ch (OH) CH3] n] x K dispozici je hydroxyethylmethylcelulóza ether HEMC, které jsou široce používané a prodávány na trhu.
Pokud jde o rozpustnost, lze ji rozdělit na iontovou a neionickou. Ve vodě rozpustné neionické celulózové ethery se skládají hlavně ze dvou sérií alkyl etherů a hydroxyalkyl etherů. Ionic CMC se používá hlavně v syntetických detergentách, textilním tisku a barvení, průzkumu potravy a oleje. Neionická MC, HPMC, HEMC atd. Se používají hlavně ve stavebních materiálech, latexových barvách, léku, denních chemikáliích atd. Používá se jako zahušťovače, činidlo pro udržení vody, stabilizátor, dispergační a filmové činidlo.
Zadržování vody celulózy
Při výrobě stavebních materiálů, zejména suché mixéry, hraje celulózový ether nenahraditelnou roli, zejména při výrobě speciální malty (modifikovaná malta), je to nezbytná a důležitá součást.
Důležitá role celulózového etheru rozpustného ve vodě v maltě má hlavně tři aspekty, jeden je vynikající kapacita zadržování vody, druhou je vliv na konzistenci a thixotropii malty a třetí je interakce s cementem.
Účinek zadržování vody celulózového etheru závisí na absorpci vody základní vrstvy, na složení malty, tloušťce vrstvy malty, poptávce vody na maltě a doba nastavení nastavovacího materiálu. Samotný zadržování celulózového etheru pochází z rozpustnosti a dehydratace samotného etheru celulózy. Je dobře známo, že ačkoli molekulární řetězec celulózy obsahuje velké množství vysoce hydratabilních skupin OH, není ve vodě rozpustné, protože struktura celulózy má vysoký stupeň krystalinity. Hydratační schopnost samotných hydroxylových skupin nestačí k pokrytí silných vodíkových vazeb a van der Waalsových sil mezi molekulami. Proto se jen bobtná, ale nerozpustí se ve vodě. Když je do molekulárního řetězce zaveden substituent, nejen substituent ničí vodíkový řetězec, ale také vodíková vazba mezi interchainem je zničena kvůli klínu substituentu mezi sousedními řetězci. Čím větší je substituent, tím větší je vzdálenost mezi molekulami. Čím větší je vzdálenost. Čím větší je účinek ničení vodíkových vazeb, celulózový éter se stane rozpustným ve vodě poté, co se celulózová mříž rozšíří a roztok vstoupí, což vytváří roztok s vysokou viscozitou. Když teplota stoupá, hydratace polymeru oslabuje a voda mezi řetězci je vytlačena. Když je dehydratační účinek dostatečný, molekuly se začnou agregovat a vytvářejí trojrozměrný gel struktury sítě a skládá se. Mezi faktory ovlivňující zadržování malty vody patří viskozita celulózového etheru, přidané množství, jemnost částic a teplota použití.
Čím vyšší je viskozita celulózového etheru, tím lepší je výkon zadržování vody a čím vyšší je viskozita roztoku polymeru. V závislosti na molekulové hmotnosti (stupeň polymerace) polymeru je také určována délkou řetězce molekulární struktury a tvarem řetězce a rozdělení typů a množství substituentů přímo ovlivňuje také jeho rozsah viskozity.
[η] = km α
[η] Vnitřní viskozita roztoku polymeru
M polymerní molekulová hmotnost
α charakteristická konstanta polymeru
K koeficient roztoku K viskozity
Viskozita roztoku polymeru závisí na molekulové hmotnosti polymeru. Viskozita a koncentrace roztoku celulózového etheru souvisí s aplikací v různých oblastech. Každý celulózový éter má proto mnoho různých specifikací viskozity a nastavení viskozity je realizováno hlavně degradací alkalické celulózy, tj. Rozbití molekulárních řetězců celulózy.
Z obrázku 1.2 je patrné, že čím větší je množství celulózového etheru přidaného k maltě, tím lepší je zadržovací výkon vody a čím vyšší je viskozita, tím lepší je zadržovací výkon vody.
Pokud jde o velikost částic, tím jemnější částice, tím lepší je retence vody viz obrázek 3. Poté, co velké částice celulózového etheru přijdou do styku s vodou, povrch okamžitě rozpustí a vytvoří gel, aby zabalil materiál, aby zabránil infiltru molekul vody. Někdy to nemůže být rovnoměrně rozptýleno a rozpuštěno ani po dlouhodobém míchání, což vytváří zakalený flokulentní roztok nebo aglomeraci. Velmi to ovlivňuje zadržování vody jeho celulózového etheru a rozpustnost je jedním z faktorů pro výběr celulózového etheru.
Zahušťování a thixotropie celulózového etheru
Druhá funkce celulózového etheru - zesílení závisí na: stupně polymerace celulózového etheru, koncentrace roztoku, rychlosti smyku, teploty a dalších podmínek. Gellingova vlastnost roztoku je jedinečná pro alkylcelulózu a jeho modifikované deriváty. Gelační vlastnosti souvisejí se stupněm substituce, koncentrace roztoku a přísad. U derivátů modifikovaných hydroxyalkyl jsou vlastnosti gelu také spojeny se stupněm modifikace hydroxyalkylu. U MC a HPMC s nízkou viskozitou lze připravit 10% -15% koncentrační roztok, 5% -10% roztok může být připraven pro střední viskozitu MC a HPMC a roztok 2% -3% může být připraven pro vysokou viskozitu MC a HPMC a obvykle klasifikace viskozity celulózy je také klasifikována 1% -2% roztokem. Celulózový ether s vysokou molekulovou hmotností má vysokou účinnost zahušťování. Polymery s různými molekulovými hmotnostmi mají různé viskozity ve stejném koncentračním roztoku. Vysoký stupeň. Cílovou viskozitu lze dosáhnout pouze přidáním velkého množství celulózového etheru s nízkou molekulovou hmotností. Jeho viskozita má malou závislost na smykové rychlosti a vysoká viskozita dosahuje cílové viskozity a požadované množství přidání je malé a viskozita závisí na účinnosti zesílení. Proto pro dosažení určité konzistence musí být zaručeno určité množství celulózového etheru (koncentrace roztoku) a viskozita roztoku. Teplota gelu roztoku také lineárně snižuje se zvýšením koncentrace roztoku a po dosažení určité koncentrace gely při teplotě místnosti. Koncentrace gelace HPMC je vyšší při teplotě místnosti.
Konzistence lze také upravit výběrem velikosti částic a výběrem celulózových etherů s různým stupněm modifikace. Takzvaná modifikace má zavést určitý stupeň substituce hydroxyalkylových skupin na kosterní struktuře MC. Změna hodnot relativních substitučních hodnot dvou substituentů tj. DS a MS relativní substituční hodnoty methoxy a hydroxyalkylových skupin, které často říkáme. Různé výkonnostní požadavky na celulózový éter lze získat změnou relativních substitučních hodnot obou substituentů.
Z obrázku 4 můžeme vidět vztah mezi konzistencí a modifikací. Přidání celulózového etheru na obrázku 5 ovlivňuje spotřebu vody malty a mění poměr vody k cementu, což je efekt zesílení. Čím vyšší je dávka, tím větší je spotřeba vody.
Ethery celulózy používané v práškových stavebních materiálech se musí rychle rozpustit ve studené vodě a poskytnout pro systém vhodnou konzistenci. Pokud má určitou rychlost smyku, stává se stále flokulentním a koloidním blokem, což je nestandardní nebo nekvalitní produkt.
Existuje také dobrý lineární vztah mezi konzistencí cementové pasty a dávkováním celulózového etheru. Celulózový ether může výrazně zvýšit viskozitu malty. Čím větší je dávka, tím jasnější je efekt, viz obrázek 6.
Vysoko viskozita celulózového ether vodného roztoku má vysokou thixotropii, což je také hlavní charakteristikou celulózového etheru. Vodné roztoky polymerů typu MC obvykle mají pseudoplastickou a nethixotropní tekutost pod jejich gelovou teplotou, ale newtonovské tokové vlastnosti při nízkých smykových rychlostech. Pseudoplasticita se zvyšuje s molekulovou hmotností nebo koncentrací celulózového etheru, bez ohledu na typ substituentu a stupně substituce. Proto celulózové ethery stejného stupně viskozity, bez ohledu na to, že MC, HPMC, HEMC, budou vždy vykazovat stejné reologické vlastnosti, pokud budou koncentrace a teplota udržována konstantní. Strukturální gely se vytvářejí po zvýšení teploty a dochází k vysoce thixotropním tokům. Vysoká koncentrace a ethery celulózy s nízkou viskozitou vykazují thixotropii i pod teplotou gelu. Tato vlastnost je velmi přínosná pro úpravu vyrovnávání a ochabnutí při stavbě stavební malty. Zde je třeba vysvětlit, že čím vyšší je viskozita celulózového etheru, tím lepší je zadržování vody, ale čím vyšší je viskozita, tím vyšší je relativní molekulová hmotnost celulózového etheru a odpovídající snížení jeho rozpustnosti, což má negativní dopad na koncentraci malty a výkony konstrukce. Čím vyšší je viskozita, tím jasnější je zahušťovací účinek na maltu, ale není zcela úměrný. Některá střední a nízká viskozita, ale modifikovaný celulózový éter má lepší výkon při zlepšování strukturální síly mokré malty. Se zvýšením viskozity se zlepšuje retence celulózového etheru vody.
Čas příspěvku: únor 18-2023