L'èter de cel·lulosa és un polímer sintètic fet de cel·lulosa natural com a matèria primera mitjançant modificació química. L'èter de cel·lulosa és un derivat de la cel·lulosa natural, la producció d'èter de cel·lulosa i el polímer sintètic són diferents, el seu material més bàsic és la cel·lulosa, un compost polimèric natural. A causa de la particularitat de l'estructura de la cel·lulosa natural, la cel·lulosa en si mateixa no té la capacitat de reaccionar amb l'agent eterificant. Però després del tractament amb l'agent inflant, els forts enllaços d'hidrogen entre les cadenes moleculars i les cadenes es van destruir, i l'activitat del grup hidroxil es va alliberar en la cel·lulosa alcalina amb capacitat de reacció, i l'èter de cel·lulosa es va obtenir mitjançant la reacció del grup OH de l'agent eterificant en un grup OR.
Les propietats dels èters de cel·lulosa depenen del tipus, nombre i distribució dels substituents. La classificació de l'èter de cel·lulosa també es basa en el tipus de substituents, el grau d'eterificació, la solubilitat i l'aplicació relacionada que es poden classificar. Segons el tipus de substituents a la cadena molecular, es pot dividir en èter simple i èter mixt. MC s'utilitza normalment com a èter simple, mentre que HPmc és un èter mixt. L'èter de metilcel·lulosa MC és una unitat de glucosa de cel·lulosa natural a l'hidroxil que es substitueix per metòxid amb la fórmula estructural del producte [CO H7O2 (OH) 3-H (OCH3) H] X, l'èter d'hidroxipropilmetilcel·lulosa HPmc és una unitat a l'hidroxil que forma part del metòxid substituït, una altra part del producte substituït per hidroxipropil. La fórmula estructural és [C6H7O2 (OH) 3-MN (OCH3) M [OCH2CH (OH) CH3] N] X i l'èter d'hidroxietilmetilcel·lulosa HEmc, que s'utilitza i es ven àmpliament al mercat.
Segons la solubilitat, es pot dividir en tipus iònic i tipus no iònic. L'èter de cel·lulosa no iònic soluble en aigua està compost principalment d'èter alquil i èter hidroxialquil, en dues sèries. El Cmc iònic s'utilitza principalment en detergents sintètics, tèxtils, impressió, aliments i explotació de petroli. El MC, l'HPMc i l'HEmc no iònics s'utilitzen principalment en materials de construcció, recobriments de làtex, medicina, química diària i altres aspectes. Com a agent espessidor, agent de retenció d'aigua, estabilitzador, dispersant i agent formador de pel·lícula.
Retenció d'aigua d'èter de cel·lulosa
En la producció de materials de construcció, especialment morter sec mixt, l'èter de cel·lulosa juga un paper irreemplaçable, especialment en la producció de morters especials (morters modificats), és una part indispensable.
El paper important de l'èter de cel·lulosa soluble en aigua en el morter té principalment tres aspectes: un és l'excel·lent capacitat de retenció d'aigua, el segon és la influència de la consistència i la tixotropia del morter, i el tercer és la interacció amb el ciment.
La retenció d'aigua de l'èter de cel·lulosa depèn de la base de la hidroscopicitat, la composició del morter, el gruix de la capa de morter, la demanda d'aigua del morter i el temps de condensació del material de condensació. La retenció d'aigua de l'èter de cel·lulosa prové de la solubilitat i deshidratació del propi èter de cel·lulosa. És ben sabut que les cadenes moleculars de cel·lulosa, tot i que contenen un gran nombre de grups OH altament hidratats, són insolubles en aigua a causa de la seva estructura altament cristal·lina. La capacitat d'hidratació dels grups hidroxil per si sola no és suficient per compensar els forts enllaços d'hidrogen intermoleculars i les forces de van der Waals. Quan s'introdueixen substituents a la cadena molecular, no només els substituents destrueixen la cadena d'hidrogen, sinó que també es trenquen els enllaços d'hidrogen intercadenes a causa de l'enclavament dels substituents entre cadenes adjacents. Com més grans siguin els substituents, més gran serà la distància entre les molècules. Com més gran sigui l'efecte de destrucció de l'enllaç d'hidrogen, l'expansió de la xarxa de cel·lulosa, la solució en èter de cel·lulosa es torna soluble en aigua, la formació d'una solució d'alta viscositat. A mesura que augmenta la temperatura, la hidratació del polímer disminueix i l'aigua entre les cadenes és expulsada. Quan l'efecte deshidratant és suficient, les molècules comencen a agregar-se i el gel es desplega en una xarxa tridimensional. Els factors que afecten la retenció d'aigua del morter inclouen la viscositat de l'èter de cel·lulosa, la dosificació, la finesa de les partícules i la temperatura de servei.
Com més gran sigui la viscositat de l'èter de cel·lulosa, millor serà el rendiment de retenció d'aigua, la viscositat de la solució de polímer. El pes molecular (grau de polimerització) del polímer també està determinat per la longitud i la morfologia de l'estructura molecular de la cadena, i la distribució del nombre de substituents afecta directament el rang de viscositat. [ETA] = Km alfa
Viscositat intrínseca de les solucions de polímers
Pes molecular del polímer M
constant característica del polímer α
Coeficient de viscositat K de la solució
La viscositat de la solució de polímer depèn del pes molecular del polímer. La viscositat i la concentració de les solucions d'èter de cel·lulosa estan relacionades amb diverses aplicacions. Per tant, cada èter de cel·lulosa té moltes especificacions de viscositat diferents, i la regulació de la viscositat també es produeix principalment a través de la degradació de la cel·lulosa alcalina, és a dir, la fractura de la cadena molecular de la cel·lulosa.
Pel que fa a la mida de les partícules, com més fina sigui la partícula, millor serà la retenció d'aigua. Les partícules grans d'èter de cel·lulosa en contacte amb l'aigua, es dissolen immediatament a la superfície i formen un gel que embolica el material i evita que les molècules d'aigua continuïn penetrant. De vegades, si es remena durant molt de temps, no es pot dispersar uniformement i dissoldre, cosa que provoca la formació d'una solució floculant o aglomerada fangosa. La solubilitat de l'èter de cel·lulosa és un dels factors a tenir en compte per triar l'èter de cel·lulosa.
Espessiment i tixotropia de l'èter de cel·lulosa
El segon efecte de l'èter de cel·lulosa, l'espessiment, depèn del grau de polimerització de l'èter de cel·lulosa, la concentració de la solució, la velocitat de cisallament, la temperatura i altres condicions. La propietat de gelificació de la solució és única de l'alquilcel·lulosa i els seus derivats modificats. Les característiques de gelificació estan relacionades amb el grau de substitució, la concentració de la solució i els additius. Per als derivats modificats amb hidroxilalquil, les propietats del gel també estan relacionades amb el grau de modificació de l'hidroxilalquil. Per a una solució de concentració de baixa viscositat, MC i HPmc es poden preparar amb una concentració del 10%-15%, MC i HPmc de viscositat mitjana es poden preparar amb una solució del 5%-10% i MC i HPmc d'alta viscositat només es poden preparar amb una solució del 2%-3%, i normalment la viscositat de l'èter de cel·lulosa també es classifica segons una solució de l'1%-2%. L'eficiència de l'espessidor d'èter de cel·lulosa d'alt pes molecular, la mateixa concentració de solució, els polímers de diferent pes molecular tenen diferent viscositat, la viscositat i el pes molecular es poden expressar de la següent manera: [η] = 2,92 × 10-2 (DPn) 0,905, DPn és el grau mitjà de polimerització d'alt. Èter de cel·lulosa de baix pes molecular per afegir-ne més per aconseguir la viscositat objectiu. La seva viscositat depèn menys de la velocitat de cisallament, d'alta viscositat per aconseguir la viscositat objectiu, la quantitat necessària per afegir-ne menys, la viscositat depèn de l'eficiència d'espessiment. Per tant, per aconseguir una certa consistència, s'ha de garantir una certa quantitat d'èter de cel·lulosa (concentració de la solució) i viscositat de la solució. La temperatura de gelificació de la solució disminueix linealment amb l'augment de la concentració de la solució, i la gelificació es produeix a temperatura ambient després d'assolir una certa concentració. L'HPMc té una alta concentració de gelificació a temperatura ambient.
La consistència també es pot ajustar seleccionant la mida de partícula i els èters de cel·lulosa amb diferents graus de modificació. L'anomenada modificació és la introducció d'un grup hidroxilalquil en un cert grau de substitució a l'estructura esquelètica de MC. Canviant els valors de substitució relatius dels dos substituents, és a dir, els valors de substitució relatius DS i MS dels grups metoxi i hidroxil. Es requereixen diverses propietats de l'èter de cel·lulosa canviant els valors de substitució relatius de dos tipus de substituents.
la relació entre consistència i modificació. A la figura 5, l'addició d'èter de cel·lulosa afecta el consum d'aigua del morter i canvia la relació aigua-aglutinant d'aigua i ciment, que és l'efecte espessidor. Com més alta sigui la dosi, més gran serà el consum d'aigua.
Els èters de cel·lulosa utilitzats en materials de construcció en pols s'han de dissoldre ràpidament en aigua freda i proporcionar al sistema la consistència adequada. Si una determinada velocitat de cisallament encara és floculent i col·loïdal, es tracta d'un producte de baixa qualitat o de baixa qualitat.
També hi ha una bona relació lineal entre la consistència de la pasta de ciment i la dosi d'èter de cel·lulosa, l'èter de cel·lulosa pot augmentar considerablement la viscositat del morter, com més gran sigui la dosi, més evident serà l'efecte.
La solució aquosa d'èter de cel·lulosa amb alta viscositat té una alta tixotropia, que és una de les característiques de l'èter de cel·lulosa. Les solucions aquoses de polímers de tipus Mc solen tenir una fluïdesa pseudoplàstica i no tixotròpica per sota de la temperatura de gel, però propietats de flux newtonianes a baixes taxes de cisallament. La pseudoplasticitat augmenta amb l'augment del pes molecular o la concentració d'èter de cel·lulosa i és independent del tipus i grau de substituent. Per tant, els èters de cel·lulosa del mateix grau de viscositat, ja sigui MC, HPmc o HEmc, sempre mostren les mateixes propietats reològiques sempre que la concentració i la temperatura es mantinguin constants. Quan la temperatura augmenta, es forma un gel estructural i es produeix un flux tixotròpic elevat. Els èters de cel·lulosa amb alta concentració i baixa viscositat presenten tixotropia fins i tot per sota de la temperatura del gel. Aquesta propietat és de gran benefici per a la construcció de morter d'edificis per ajustar el seu flux i la propietat de suspensió del flux. Cal explicar aquí que com més alta sigui la viscositat de l'èter de cel·lulosa, millor serà la retenció d'aigua, però com més alta sigui la viscositat, més alt serà el pes molecular relatiu de l'èter de cel·lulosa, la corresponent reducció de la seva solubilitat, cosa que té un impacte negatiu en la concentració del morter i el rendiment de la construcció. Com més alta sigui la viscositat, més evident serà l'efecte espessidor del morter, però no és una relació proporcional completa. Una mica de baixa viscositat, però l'èter de cel·lulosa modificat per millorar la resistència estructural del morter humit té un rendiment més excel·lent, amb l'augment de la viscositat, millora la retenció d'aigua de l'èter de cel·lulosa.
Data de publicació: 30 de març de 2022