Selluloosaeetteri on polymeeriyhdiste, joka syntetisoidaan luonnonselluloosasta eetteröintiprosessin avulla, ja se on erinomainen sakeuttamisaine ja vedenpidätysaine.
Tutkimuksen tausta
Selluloosaeettereitä on käytetty laajalti kuivaseoslaastissa viime vuosina. Yleisimmin käytettyjä ovat jotkut ionittomat selluloosaeetterit, kuten metyyliselluloosaeetteri (MC), hydroksietyyliselluloosaeetteri (HEC), hydroksietyyliselluloosaeetteri, metyyliselluloosaeetteri (HEMC) ja hydroksipropyylimetyyliselluloosaeetteri (HPMC). Tällä hetkellä selluloosaeetteriliuoksen viskositeetin mittausmenetelmistä ei ole paljon kirjallisuutta. Maassamme vain jotkut standardit ja monografiat määrittelevät selluloosaeetteriliuoksen viskositeetin testausmenetelmän.
Selluloosaeetteriliuoksen valmistusmenetelmä
Metyyliselluloosaeetteriliuoksen valmistus
Metyyliselluloosaeetterit ovat selluloosaeettereitä, jotka sisältävät metyyliryhmiä molekyylissään, kuten MC, HEMC ja HPMC. Metyyliryhmän hydrofobisuuden vuoksi metyyliryhmiä sisältävillä selluloosaeetteriliuoksilla on lämpögeeliytymisominaisuuksia, eli ne eivät liukene kuumaan veteen, jos lämpötila on korkeampi kuin niiden geeliytymislämpötila (noin 60–80 °C). Selluloosaeetteriliuoksen agglomeraattien muodostumisen estämiseksi vesi lämmitetään geeliytymislämpötilan yläpuolelle, noin 80–90 °C:seen, minkä jälkeen selluloosaeetterijauhe lisätään kuumaan veteen, sekoitetaan, kunnes seos on tasaista, ja sekoitetaan jatkuvasti. Jäähdytetään asetettuun lämpötilaan, jolloin siitä voidaan valmistaa tasainen selluloosaeetteriliuos.
Pintakäsittelemättömien metyyliselluloosaa sisältävien eettereiden liukoisuusominaisuudet
Selluloosaeetterin agglomeraation välttämiseksi liukenemisprosessin aikana valmistajat tekevät joskus kemiallista pintakäsittelyä jauhemaisille selluloosaeetterituotteille liukenemisen hidastamiseksi. Sen liukenemisprosessi tapahtuu sen jälkeen, kun selluloosaeetteri on täysin dispergoitunut, joten se voidaan dispergoida suoraan kylmään veteen, jonka pH-arvo on neutraali, ilman agglomeraattien muodostumista. Mitä korkeampi liuoksen pH-arvo on, sitä lyhyempi on hidastetun liukenemisen omaavan selluloosaeetterin liukenemisaika. Säädä liuoksen pH-arvoa korkeammaksi. Emäksisyys poistaa selluloosaeetterin viivästyneen liukenemisen, jolloin selluloosaeetteri muodostaa agglomeraatteja liuotuksen aikana. Siksi liuoksen pH-arvoa tulisi nostaa tai laskea sen jälkeen, kun selluloosaeetteri on täysin dispergoitunut.
Pintakäsiteltyjen metyyliselluloosaa sisältävien eettereiden liukoisuusominaisuudet
Hydroksietyyliselluloosaeetteriliuoksen valmistus
Hydroksietyyliselluloosaeetteriliuoksella (HEC) ei ole lämpögeeliytymisominaisuutta, joten pintakäsittelemätön HEC muodostaa agglomeraatteja kuumassa vedessä. Valmistajat yleensä käsittelevät jauhemaista HEC:tä kemiallisesti hidastaakseen liukenemista, jotta se voidaan dispergoida suoraan kylmään veteen, jonka pH-arvo on neutraali, ilman agglomeraattien muodostumista. Samoin HEC voi muodostaa agglomeraatteja liukenemisen hidastumisen vuoksi korkean emäksisyyden omaavassa liuoksessa. Koska sementtiliete on hydratoinnin jälkeen emäksinen ja liuoksen pH-arvo on 12–13, pintakäsitellyn selluloosaeetterin liukenemisnopeus sementtilietteessä on myös erittäin nopea.
Pintakäsitellyn HEC:n liukoisuusominaisuudet
Johtopäätös ja analyysi
1. Dispersioprosessi
Pintakäsittelyaineiden hitaan liukenemisen aiheuttamien testiajan pidentymisen kielteisten vaikutusten välttämiseksi on suositeltavaa käyttää kuumaa vettä valmistelussa.
2. Jäähdytysprosessi
Selluloosaeetteriliuoksia tulee sekoittaa ja jäähdyttää huoneenlämmössä jäähdytysnopeuden hidastamiseksi, mikä vaatii pidempiä testiaikoja.
3. Sekoitusprosessi
Kun selluloosaeetteri on lisätty kuumaan veteen, sekoita jatkuvasti. Kun veden lämpötila laskee geelin lämpötilan alapuolelle, selluloosaeetteri alkaa liueta ja liuos muuttuu vähitellen viskoosiksi. Tällöin sekoitusnopeutta on vähennettävä. Kun liuos saavuttaa tietyn viskositeetin, sen on seistävä paikallaan yli 10 tuntia, ennen kuin kuplat nousevat hitaasti pintaan, puhkeavat ja katoavat.
Ilmakuplat selluloosaeetteriliuoksessa
4. Nesteytysprosessi
Selluloosaeetterin ja veden laatu on mitattava tarkasti, eikä liuosta saa odottaa korkeamman viskositeetin saavuttamiseksi ennen veden lisäämistä.
5. Viskositeettitesti
Selluloosaeetteriliuoksen tiksotropian vuoksi viskositeettia testattaessa pyörivän viskosimetrin roottorin asettaminen liuokseen häiritsee liuosta ja vaikuttaa mittaustuloksiin. Siksi roottorin tulisi antaa seistä 5 minuuttia ennen testausta sen jälkeen, kun se on asetettu liuokseen.
Julkaisun aika: 22.3.2023