Ο αιθέρας κυτταρίνης είναι ένα συνθετικό πολυμερές που παρασκευάζεται από φυσική κυτταρίνη ως πρώτη ύλη μέσω χημικής τροποποίησης. Ο αιθέρας κυτταρίνης είναι ένα παράγωγο της φυσικής κυτταρίνης, η παραγωγή αιθέρα κυτταρίνης και συνθετικού πολυμερούς είναι διαφορετική, το πιο βασικό υλικό της είναι η κυτταρίνη, φυσικές πολυμερείς ενώσεις. Λόγω της ιδιαιτερότητας της φυσικής δομής της κυτταρίνης, η ίδια η κυτταρίνη δεν έχει την ικανότητα να αντιδρά με τον παράγοντα αιθεροποίησης. Αλλά μετά την επεξεργασία του παράγοντα διόγκωσης, οι ισχυροί δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των μοριακών αλυσίδων και των αλυσίδων καταστράφηκαν και η δραστικότητα της υδροξυλομάδας απελευθερώθηκε σε αλκαλική κυτταρίνη με ικανότητα αντίδρασης, και ο αιθέρας κυτταρίνης ελήφθη μέσω της αντίδρασης του παράγοντα αιθεροποίησης - της ομάδας OH σε - της ομάδας OR.
Οι ιδιότητες των αιθέρων κυτταρίνης εξαρτώνται από τον τύπο, τον αριθμό και την κατανομή των υποκαταστατών. Η ταξινόμηση του αιθέρα κυτταρίνης βασίζεται επίσης στον τύπο των υποκαταστατών, τον βαθμό αιθεροποίησης, τη διαλυτότητα και τις σχετικές εφαρμογές. Ανάλογα με τον τύπο των υποκαταστατών στην μοριακή αλυσίδα, μπορεί να χωριστεί σε απλό αιθέρα και μικτό αιθέρα. Το MC χρησιμοποιείται συνήθως ως απλός αιθέρας, ενώ το HPmc είναι μικτός αιθέρας. Ο αιθέρας μεθυλοκυτταρίνης MC είναι μια φυσική μονάδα γλυκόζης κυτταρίνης στο υδροξύλιο, το μεθοξείδιο αντικαθίσταται από τον δομικό τύπο του προϊόντος [CO H7O2 (OH) 3-H (OCH3) H] X, ο αιθέρας υδροξυπροπυλικής μεθυλοκυτταρίνης HPmc είναι μια μονάδα στο υδροξύλιο, το οποίο αντικαθίσταται από το μεθοξείδιο, ένα άλλο μέρος του υδροξυπροπυλικού αντικαθίσταται από το προϊόν. Ο δομικός τύπος είναι [C6H7O2 (OH) 3-MN (OCH3) M [OCH2CH (OH) CH3] N] X και ο υδροξυαιθυλικός αιθέρας μεθυλοκυτταρίνης HEmc, ο οποίος χρησιμοποιείται ευρέως και πωλείται στην αγορά.
Από τη διαλυτότητα μπορεί να χωριστεί σε ιοντικό τύπο και μη ιοντικό τύπο. Ο υδατοδιαλυτός μη ιονικός αιθέρας κυτταρίνης αποτελείται κυρίως από αλκυλαιθέρα και υδροξυλαλκυλαιθέρα δύο σειρών ποικιλιών. Η ιοντική Cmc χρησιμοποιείται κυρίως σε συνθετικά απορρυπαντικά, υφάσματα, εκτύπωση, τρόφιμα και εκμετάλλευση πετρελαίου. Οι μη ιονικές MC, HPmc, HEmc και άλλες χρησιμοποιούνται κυρίως σε δομικά υλικά, επιστρώσεις λατέξ, ιατρική, καθημερινή χημεία και άλλες πτυχές. Ως πυκνωτικός παράγοντας, παράγοντας συγκράτησης νερού, σταθεροποιητής, διασπορέας, παράγοντας σχηματισμού φιλμ.
Κατακράτηση νερού με αιθέρα κυτταρίνης
Στην παραγωγή δομικών υλικών, ειδικά ξηρού μικτού κονιάματος, ο αιθέρας κυτταρίνης παίζει αναντικατάστατο ρόλο, ειδικά στην παραγωγή ειδικού κονιάματος (τροποποιημένο κονίαμα), που αποτελεί αναπόσπαστο μέρος.
Ο σημαντικός ρόλος του υδατοδιαλυτού αιθέρα κυτταρίνης στο κονίαμα έχει κυρίως τρεις πτυχές: η μία είναι η εξαιρετική ικανότητα συγκράτησης νερού, η δεύτερη είναι η επίδραση της συνοχής και της θιξοτροπίας του κονιάματος και η τρίτη είναι η αλληλεπίδραση με το τσιμέντο.
Η κατακράτηση νερού του αιθέρα κυτταρίνης εξαρτάται από τη βάση της υδροσκοπικότητας, τη σύνθεση του κονιάματος, το πάχος της στρώσης του κονιάματος, την απαίτηση νερού του κονιάματος, τον χρόνο συμπύκνωσης του υλικού συμπύκνωσης. Η κατακράτηση νερού του αιθέρα κυτταρίνης προέρχεται από τη διαλυτότητα και την αφυδάτωση του ίδιου του αιθέρα κυτταρίνης. Είναι γνωστό ότι οι μοριακές αλυσίδες κυτταρίνης, αν και περιέχουν μεγάλο αριθμό ιδιαίτερα ενυδατωμένων ΟΗ ομάδων, είναι αδιάλυτες στο νερό λόγω της υψηλής κρυσταλλικής δομής τους. Η ικανότητα ενυδάτωσης των υδροξυλομάδων από μόνη της δεν επαρκεί για να πληρώσει τους ισχυρούς διαμοριακούς δεσμούς υδρογόνου και τις δυνάμεις van der Waals. Όταν εισάγονται υποκαταστάτες στην μοριακή αλυσίδα, όχι μόνο οι υποκαταστάτες καταστρέφουν την αλυσίδα υδρογόνου, αλλά και οι διακλαδικοί δεσμοί υδρογόνου διασπώνται λόγω της σφήνωσης των υποκαταστατών μεταξύ γειτονικών αλυσίδων. Όσο μεγαλύτεροι είναι οι υποκαταστάτες, τόσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση μεταξύ των μορίων. Όσο μεγαλύτερη είναι η καταστροφή του δεσμού υδρογόνου, τόσο μεγαλύτερη είναι η διαστολή του πλέγματος κυτταρίνης, το διάλυμα στον αιθέρα κυτταρίνης γίνεται υδατοδιαλυτό, σχηματίζοντας διάλυμα υψηλού ιξώδους. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η ενυδάτωση του πολυμερούς μειώνεται και το νερό μεταξύ των αλυσίδων εκδιώκεται. Όταν το αποτέλεσμα αφυδάτωσης είναι επαρκές, τα μόρια αρχίζουν να συσσωματώνονται και το τζελ αναδιπλώνεται σε ένα τρισδιάστατο δίκτυο. Οι παράγοντες που επηρεάζουν την κατακράτηση νερού του κονιάματος περιλαμβάνουν το ιξώδες του αιθέρα κυτταρίνης, τη δοσολογία, τη λεπτότητα των σωματιδίων και τη θερμοκρασία λειτουργίας.
Όσο μεγαλύτερο είναι το ιξώδες του αιθέρα κυτταρίνης, τόσο καλύτερη είναι η απόδοση συγκράτησης νερού, τόσο το ιξώδες του διαλύματος πολυμερούς. Το μοριακό βάρος (βαθμός πολυμερισμού) του πολυμερούς καθορίζεται επίσης από το μήκος και τη μορφολογία της μοριακής δομής της αλυσίδας, και η κατανομή του αριθμού των υποκαταστατών επηρεάζει άμεσα το εύρος του ιξώδους. [eta] = Km alpha
Εγγενές ιξώδες διαλυμάτων πολυμερών
Μοριακό βάρος πολυμερούς M
σταθερά χαρακτηριστικής α πολυμερούς
Συντελεστής ιξώδους διαλύματος K
Το ιξώδες του διαλύματος πολυμερούς εξαρτάται από το μοριακό βάρος του πολυμερούς. Το ιξώδες και η συγκέντρωση των διαλυμάτων αιθέρα κυτταρίνης σχετίζονται με διάφορες εφαρμογές. Επομένως, κάθε αιθέρας κυτταρίνης έχει πολλές διαφορετικές προδιαγραφές ιξώδους, η ρύθμιση του ιξώδους γίνεται κυρίως μέσω της αποικοδόμησης της αλκαλικής κυτταρίνης, δηλαδή της διάσπασης της μοριακής αλυσίδας της κυτταρίνης.
Όσον αφορά το μέγεθος των σωματιδίων, όσο λεπτότερο είναι το σωματίδιο, τόσο καλύτερη είναι η κατακράτηση νερού. Μεγάλα σωματίδια αιθέρα κυτταρίνης σε επαφή με το νερό, διαλύονται αμέσως στην επιφάνεια και σχηματίζουν ένα πήκτωμα που περιβάλλει το υλικό, εμποδίζοντας τα μόρια του νερού να συνεχίσουν να διεισδύουν. Μερικές φορές, με παρατεταμένη ανάδευση, η διαλυμένη ουσία δεν μπορεί να διασκορπιστεί ομοιόμορφα, με αποτέλεσμα τον σχηματισμό ενός λασπώδους κροκιδωτού διαλύματος ή συσσωματώματος. Η διαλυτότητα του αιθέρα κυτταρίνης είναι ένας από τους παράγοντες για την επιλογή του αιθέρα κυτταρίνης.
Πύκνωση και θιξοτροπία αιθέρα κυτταρίνης
Η δεύτερη επίδραση του αιθέρα κυτταρίνης - η πύκνωση - εξαρτάται από: τον βαθμό πολυμερισμού του αιθέρα κυτταρίνης, τη συγκέντρωση του διαλύματος, τον ρυθμό διάτμησης, τη θερμοκρασία και άλλες συνθήκες. Η ιδιότητα ζελατινοποίησης του διαλύματος είναι μοναδική για την αλκυλοκυτταρίνη και τα τροποποιημένα παράγωγά της. Τα χαρακτηριστικά ζελατινοποίησης σχετίζονται με τον βαθμό υποκατάστασης, τη συγκέντρωση του διαλύματος και τα πρόσθετα. Για τα τροποποιημένα παράγωγα υδροξυλαλκυλίου, οι ιδιότητες πηκτής σχετίζονται επίσης με τον βαθμό τροποποίησης του υδροξυλαλκυλίου. Για το διάλυμα, η συγκέντρωση MC και HPmc χαμηλού ιξώδους μπορεί να παρασκευαστεί σε διάλυμα συγκέντρωσης 10%-15%, η MC και HPmc μεσαίου ιξώδους μπορεί να παρασκευαστεί σε διάλυμα 5%-10% και η MC και HPmc υψηλού ιξώδους μπορεί να παρασκευαστεί μόνο σε διάλυμα 2%-3%, και συνήθως το ιξώδες του αιθέρα κυτταρίνης βαθμολογείται επίσης με διάλυμα 1%-2%. Η απόδοση του πυκνωτή αιθέρα κυτταρίνης υψηλού μοριακού βάρους, η ίδια συγκέντρωση διαλύματος, τα πολυμερή διαφορετικού μοριακού βάρους έχουν διαφορετικό ιξώδες, ιξώδες και μοριακό βάρος μπορούν να εκφραστούν ως εξής, [η]=2,92×10-2 (DPn) 0,905, το DPn είναι ο μέσος βαθμός πολυμερισμού υψηλού. Χαμηλού μοριακού βάρους αιθέρας κυτταρίνης για να προστεθεί περισσότερος για να επιτευχθεί το ιξώδες-στόχος. Το ιξώδες του εξαρτάται λιγότερο από την ταχύτητα διάτμησης, το υψηλό ιξώδες για να επιτευχθεί το ιξώδες-στόχος, η ποσότητα που απαιτείται για να προστεθεί λιγότερο, το ιξώδες εξαρτάται από την απόδοση πύκνωσης. Επομένως, για να επιτευχθεί μια ορισμένη συνοχή, πρέπει να διασφαλιστεί μια ορισμένη ποσότητα αιθέρα κυτταρίνης (συγκέντρωση διαλύματος) και το ιξώδες διαλύματος. Η θερμοκρασία ζελατινοποίησης του διαλύματος μειώθηκε γραμμικά με την αύξηση της συγκέντρωσης του διαλύματος και η ζελατινοποίηση έλαβε χώρα σε θερμοκρασία δωματίου μετά την επίτευξη μιας ορισμένης συγκέντρωσης. Το HPmc έχει υψηλή συγκέντρωση ζελατινοποίησης σε θερμοκρασία δωματίου.
Η συνοχή μπορεί επίσης να ρυθμιστεί επιλέγοντας μέγεθος σωματιδίων και αιθέρες κυτταρίνης με διαφορετικούς βαθμούς τροποποίησης. Η λεγόμενη τροποποίηση είναι η εισαγωγή υδροξυλομάδας αλκυλίου σε ένα ορισμένο βαθμό υποκατάστασης στη δομή του σκελετού του MC. Αλλάζοντας τις σχετικές τιμές υποκατάστασης των δύο υποκαταστατών, δηλαδή τις σχετικές τιμές υποκατάστασης DS και MS των μεθοξυ και υδροξυλομάδων. Διάφορες ιδιότητες του αιθέρα κυτταρίνης απαιτούνται αλλάζοντας τις σχετικές τιμές υποκατάστασης δύο ειδών υποκαταστατών.
η σχέση μεταξύ συνοχής και τροποποίησης. Στο Σχήμα 5, η προσθήκη αιθέρα κυτταρίνης επηρεάζει την κατανάλωση νερού του κονιάματος και αλλάζει την αναλογία νερού-συνδετικού υλικού νερού και τσιμέντου, η οποία είναι το φαινόμενο πύκνωσης. Όσο υψηλότερη είναι η δοσολογία, τόσο μεγαλύτερη είναι η κατανάλωση νερού.
Οι αιθέρες κυτταρίνης που χρησιμοποιούνται σε κονιώδη δομικά υλικά πρέπει να διαλύονται γρήγορα σε κρύο νερό και να παρέχουν στο σύστημα τη σωστή συνοχή. Εάν ένας δεδομένος ρυθμός διάτμησης εξακολουθεί να είναι κροκιδωτικός και κολλοειδής, τότε πρόκειται για προϊόν κατώτερης ποιότητας ή κακής ποιότητας.
Υπάρχει επίσης μια καλή γραμμική σχέση μεταξύ της συνοχής του πολτού τσιμέντου και της δόσης του αιθέρα κυτταρίνης. Ο αιθέρας κυτταρίνης μπορεί να αυξήσει σημαντικά το ιξώδες του κονιάματος. Όσο μεγαλύτερη είναι η δόση, τόσο πιο εμφανές είναι το αποτέλεσμα.
Το υδατικό διάλυμα αιθέρα κυτταρίνης με υψηλό ιξώδες έχει υψηλή θιξοτροπία, η οποία είναι ένα από τα χαρακτηριστικά του αιθέρα κυτταρίνης. Τα υδατικά διαλύματα πολυμερών τύπου Mc συνήθως έχουν ψευδοπλαστική, μη θιξοτροπική ρευστότητα κάτω από τη θερμοκρασία γέλης τους, αλλά Νευτώνειες ιδιότητες ροής σε χαμηλούς ρυθμούς διάτμησης. Η ψευδοπλαστικότητα αυξάνεται με την αύξηση του μοριακού βάρους ή της συγκέντρωσης του αιθέρα κυτταρίνης και είναι ανεξάρτητη από τον τύπο και τον βαθμό του υποκαταστάτη. Επομένως, οι αιθέρες κυτταρίνης του ίδιου βαθμού ιξώδους, είτε MC, HPmc είτε HEmc, εμφανίζουν πάντα τις ίδιες ρεολογικές ιδιότητες εφόσον η συγκέντρωση και η θερμοκρασία παραμένουν σταθερές. Όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, σχηματίζεται δομική γέλη και εμφανίζεται υψηλή θιξοτροπική ροή. Οι αιθέρες κυτταρίνης με υψηλή συγκέντρωση και χαμηλό ιξώδες εμφανίζουν θιξοτροπία ακόμη και κάτω από τη θερμοκρασία γέλης. Αυτή η ιδιότητα είναι πολύ επωφελής για την κατασκευή δομικού κονιάματος για τη ρύθμιση της ροής του και της ιδιότητας ροής. Πρέπει να εξηγηθεί εδώ ότι όσο υψηλότερο είναι το ιξώδες του αιθέρα κυτταρίνης, τόσο καλύτερη είναι η κατακράτηση νερού, αλλά όσο υψηλότερο είναι το ιξώδες, τόσο υψηλότερο είναι το σχετικό μοριακό βάρος του αιθέρα κυτταρίνης, η αντίστοιχη μείωση της διαλυτότητάς του, η οποία έχει αρνητικό αντίκτυπο στη συγκέντρωση του κονιάματος και την κατασκευαστική απόδοση. Όσο υψηλότερο είναι το ιξώδες, τόσο πιο εμφανές είναι το φαινόμενο πύκνωσης του κονιάματος, αλλά δεν είναι μια πλήρης αναλογική σχέση. Κάποιος χαμηλού ιξώδους, αλλά τροποποιημένος αιθέρας κυτταρίνης για τη βελτίωση της δομικής αντοχής του υγρού κονιάματος έχει μια πιο εξαιρετική απόδοση, με την αύξηση του ιξώδους, η κατακράτηση νερού του αιθέρα κυτταρίνης βελτιώνεται.
Ώρα δημοσίευσης: 30 Μαρτίου 2022