Celluloseether er en syntetisk polymer fremstillet af naturlig cellulose som råmateriale ved kemisk modifikation. Celluloseether er et derivat af naturlig cellulose, og produktionen af celluloseether adskiller sig fra syntetiske polymerer. Dets mest basale materiale er cellulose, naturlige polymerforbindelser. På grund af den naturlige cellulosestrukturs særlige egenskaber har cellulose i sig selv ingen evne til at reagere med etherificeringsmiddel. Men efter behandling med kvældningsmiddel ødelægges de stærke hydrogenbindinger mellem molekylkæder og kæder, og hydroxylgruppens aktivitet frigives til alkalicellulose med reaktionsevne, og celluloseether opnås ved reaktion af etherificeringsmiddel - OH-gruppen - til OR-gruppen.
Celluloseetheres egenskaber afhænger af typen, antallet og fordelingen af substituenter. Klassificeringen af celluloseether er også baseret på typen af substituenter, etherificeringsgraden, opløseligheden og den relaterede anvendelse. I henhold til typen af substituenter på molekylkæden kan den opdeles i enkelt ether og blandet ether. MC bruges normalt som en enkelt ether, mens HPmc er en blandet ether. Methylcelluloseether MC er en naturlig cellulose-glukoseenhed på hydroxylgruppen, der erstattes af methoxid med produktstrukturformlen [CO H7O2 (OH) 3-H (OCH3) H] X. Hydroxypropylmethylcelluloseether HPmc er en enhed på hydroxylgruppen, der erstattes af methoxid, og en anden del af hydroxypropylgruppen erstattes af produktet. Strukturformlen er [C6H7O2 (OH) 3-MN (OCH3) M [OCH2CH (OH) CH3] N] X og hydroxyethylmethylcelluloseether HEmc, som er meget udbredt og sælges på markedet.
Ud fra opløseligheden kan den opdeles i ionisk type og ikke-ionisk type. Vandopløselig ikke-ionisk celluloseether består hovedsageligt af alkylether og hydroxylalkylether i to varianter. Ionisk Cmc anvendes hovedsageligt i syntetiske vaskemidler, tekstiler, trykning, fødevarer og olieudvinding. Ikke-ionisk MC, HPmc, HEmc og andre anvendes hovedsageligt i byggematerialer, latexbelægninger, medicin, daglig kemi og andre aspekter. Som fortykningsmiddel, vandretentionsmiddel, stabilisator, dispergeringsmiddel og filmdannende middel.
Celluloseether vandretention
I produktionen af byggematerialer, især tørblandet mørtel, spiller celluloseether en uerstattelig rolle, især i produktionen af specialmørtel (modificeret mørtel), da det er en uundværlig del.
Den vigtige rolle, som vandopløselig celluloseether spiller i mørtel, har hovedsageligt tre aspekter: den ene er fremragende vandretentionsevne, den anden er indflydelsen af mørtelkonsistens og thixotropi, og den tredje er interaktionen med cement.
Celluloseethers vandtilbageholdelse afhænger af hydroskopiciteten, mørtelens sammensætning, mørtellagets tykkelse, mørtelens vandbehov og kondensationsmaterialets kondensationstid. Celluloseethers vandtilbageholdelse skyldes celluloseethers opløselighed og dehydrering. Det er velkendt, at cellulosemolekylkæder, selvom de indeholder et stort antal højhydrerede OH-grupper, er uopløselige i vand på grund af deres højkrystallinske struktur. Hydroxylgruppernes hydreringsevne alene er ikke nok til at dække de stærke intermolekylære hydrogenbindinger og van der Waals-kræfter. Når substituenter introduceres i molekylkæden, ødelægger ikke kun substituenterne hydrogenkæden, men også hydrogenbindingerne mellem kæderne brydes på grund af substituenters fastklemning mellem tilstødende kæder. Jo større substituenterne er, desto større er afstanden mellem molekylerne. Jo større ødelæggelsen af hydrogenbindingseffekten er, jo større er cellulosegitterets udvidelse, jo større bliver opløsningen i celluloseetheren, og jo mere vandopløselig bliver opløsningen med høj viskositet. Når temperaturen stiger, falder polymerens hydrering, og vandet mellem kæderne drives ud. Når den dehydrerende effekt er tilstrækkelig, begynder molekylerne at aggregere, og gelen folder sig ud i et tredimensionelt netværk. Faktorer, der påvirker mørtelens vandtilbageholdelse, omfatter celluloseetherens viskositet, dosering, partikelfinhed og brugstemperatur.
Jo større viskositeten af celluloseether er, desto bedre er vandtilbageholdelsesevnen og dermed viskositeten af polymeropløsningen. Molekylvægten (polymerisationsgraden) af polymeren bestemmes også af længden og morfologien af kædens molekylære struktur, og fordelingen af antallet af substituenter påvirker direkte viskositetsområdet. [eta] = Km alpha
Intrinsisk viskositet af polymeropløsninger
M polymermolekylvægt
α polymer karakteristisk konstant
K viskositetsopløsningskoefficient
Viskositeten af en polymeropløsning afhænger af polymerens molekylvægt. Viskositeten og koncentrationen af celluloseetheropløsninger er relateret til forskellige anvendelser. Derfor har hver celluloseether mange forskellige viskositetsspecifikationer, og viskositetsregulering sker også primært gennem nedbrydning af alkalicellulose, nemlig brud på cellulosemolekylkæden.
Med hensyn til partikelstørrelse gælder det, at jo finere partikelstørrelsen er, desto bedre er vandretentionen. Store partikler af celluloseether, der kommer i kontakt med vand, opløses øjeblikkeligt på overfladen og danner en gel, der omslutter materialet for at forhindre vandmolekyler i at fortsætte med at trænge ind. Nogle gange kan lang tids omrøring ikke føre til jævn fordeling af opløsningen, hvilket kan føre til dannelse af en mudret flokkulerende opløsning eller agglomerat. Celluloseethers opløselighed er en af faktorerne ved valg af celluloseether.
Fortykkelse og thixotropi af celluloseether
Celluloseethers anden effekt – fortykkelse – afhænger af: celluloseetherpolymerisationsgrad, opløsningskoncentration, forskydningshastighed, temperatur og andre forhold. Opløsningens geleringsegenskaber er unikke for alkylcellulose og dens modificerede derivater. Geleringsegenskaber er relateret til substitutionsgrad, opløsningskoncentration og tilsætningsstoffer. For hydroxylalkylmodificerede derivater er gelegenskaberne også relateret til graden af hydroxylalkylmodifikation. For opløsningskoncentrationer af lavviskositets MC og HPmc kan der fremstilles en opløsning med 10%-15% koncentration, MC og HPmc med medium viskositet kan fremstilles en opløsning med 5%-10% koncentration, og MC og HPmc med høj viskositet kan kun fremstilles en opløsning med 2%-3% koncentration, og viskositeten af celluloseether kan normalt også gradueres med en opløsning med 1%-2% koncentration. Effektiviteten af celluloseetherfortykningsmidler med høj molekylvægt, den samme opløsningskoncentration, polymerer med forskellig molekylvægt har forskellig viskositet, viskositet og molekylvægt kan udtrykkes som følger: [η]=2,92×10-2 (DPn) 0,905, DPn er den gennemsnitlige polymerisationsgrad for høj. Lavmolekylær celluloseether skal tilsættes mere for at opnå den ønskede viskositet. Dens viskositet er mindre afhængig af forskydningshastigheden, høj viskositet for at opnå den ønskede viskositet, den nødvendige mængde skal tilsættes mindre, viskositeten afhænger af fortykkelseseffektiviteten. Derfor skal en vis mængde celluloseether (opløsningens koncentration) og opløsningens viskositet garanteres for at opnå en bestemt konsistens. Opløsningens geleringstemperatur faldt lineært med stigende opløsningens koncentration, og geleringen fandt sted ved stuetemperatur efter at en bestemt koncentration var nået. HPmc har en høj geleringskoncentration ved stuetemperatur.
Konsistensen kan også justeres ved at vælge partikelstørrelse og celluloseethere med forskellige grader af modifikation. Den såkaldte modifikation er introduktionen af en hydroxylalkylgruppe i en vis substitutionsgrad på MC's skeletstruktur. Ved at ændre de relative substitutionsværdier for de to substituenter, dvs. de relative DS- og MS-substitutionsværdier for methoxy- og hydroxylgrupper. Forskellige egenskaber ved celluloseether kræves ved at ændre de relative substitutionsværdier for to typer substituenter.
Forholdet mellem konsistens og modifikation. I figur 5 påvirker tilsætningen af celluloseether vandforbruget af mørtel og ændrer vand-bindemiddelforholdet mellem vand og cement, hvilket er den fortykkende effekt. Jo højere dosering, desto mere vandforbrug.
Celluloseethere, der anvendes i pulverformige byggematerialer, skal opløses hurtigt i koldt vand og give systemet den rette konsistens. Hvis en given forskydningshastighed stadig er flokkulent og kolloid, er det et produkt af dårlig kvalitet eller underlødig kvalitet.
Der er også en god lineær sammenhæng mellem cementopslæmningens konsistens og doseringen af celluloseether. Celluloseether kan øge mørtelens viskositet betydeligt. Jo større doseringen er, desto mere tydelig er effekten.
Vandig celluloseetheropløsning med høj viskositet har høj thixotropi, hvilket er et af karakteristikaene for celluloseether. Vandige opløsninger af Mc-type polymerer har normalt pseudoplastisk, ikke-thixotropisk fluiditet under deres geltemperatur, men Newtonske flydeegenskaber ved lave forskydningshastigheder. Pseudoplasticiteten stiger med stigende molekylvægt eller koncentration af celluloseether og er uafhængig af substituenttype og -grad. Derfor viser celluloseethere med samme viskositetsgrad, uanset om det er MC, HPmc eller HEmc, altid de samme reologiske egenskaber, så længe koncentrationen og temperaturen forbliver konstant. Når temperaturen stiger, dannes der en strukturel gel, og der opstår en høj thixotropisk flydeevne. Celluloseethere med høj koncentration og lav viskositet udviser thixotropi selv under geltemperaturen. Denne egenskab er til stor fordel for konstruktionen af byggemørtel for at justere dens flydeevne og flydeophængningsegenskaber. Det skal her forklares, at jo højere viskositeten af celluloseether er, desto bedre er vandretentionen, men jo højere viskositeten er, desto højere er celluloseetherens relative molekylvægt, og dermed reduceres dens opløselighed tilsvarende, hvilket har en negativ indvirkning på mørtelkoncentrationen og konstruktionsevnen. Jo højere viskositeten er, desto tydeligere er mørtelens fortykkelseseffekt, men det er ikke et fuldstændigt proportionalt forhold. Modificeret celluloseether med lav viskositet har en mere fremragende ydeevne til at forbedre den strukturelle styrke af våd mørtel, og med stigende viskositet forbedres celluloseetherens vandretention.
Opslagstidspunkt: 30. marts 2022