O éter de celulosa é un polímero sintético feito de celulosa natural como materia prima mediante modificación química. O éter de celulosa é un derivado da celulosa natural, a produción de éter de celulosa e polímero sintético é diferente, o seu material máis básico é a celulosa, compostos poliméricos naturais. Debido á particularidade da estrutura da celulosa natural, a celulosa en si non ten capacidade para reaccionar co axente eterificante. Pero despois do tratamento do axente de inchazo, as fortes pontes de hidróxeno entre as cadeas moleculares e as cadeas foron destruídas, e a actividade do grupo hidroxilo foi liberada na celulosa alcalina con capacidade de reacción, e o éter de celulosa foi obtido mediante a reacción do grupo OH do axente eterificante no grupo OR.
As propiedades dos éteres de celulosa dependen do tipo, número e distribución dos substituíntes. A clasificación dos éteres de celulosa tamén se basea no tipo de substituíntes, o grao de eterificación, a solubilidade e as aplicacións relacionadas que se poden clasificar. Segundo o tipo de substituíntes na cadea molecular, pódense dividir en éter simple e éter mixto. O MC úsase normalmente como éter simple, mentres que o HPmc é un éter mixto. O éter de metilcelulosa MC é unha unidade de glicosa de celulosa natural no hidroxilo que é substituído polo metóxido polo produto coa fórmula estrutural [CO H7O2 (OH) 3 - H (OCH3) H] X, o éter de hidroxipropilmetilcelulosa HPmc é unha unidade no hidroxilo que forma parte do metóxido substituído, outra parte do produto hidroxipropil substituído. A fórmula estrutural é [C6H7O2 (OH) 3 - MN (OCH3) M [OCH2CH (OH) CH3] N] X e o éter de hidroxietilmetilcelulosa HEmc, que se usa e vende amplamente no mercado.
Pola súa solubilidade, pódese dividir en tipo iónico e tipo non iónico. O éter de celulosa non iónico soluble en auga está composto principalmente de éter alquílico e éter hidroxialquílico, dúas series de variedades. O Cmc iónico úsase principalmente en deterxentes sintéticos, téxtiles, impresión, alimentos e explotación petrolífera. O MC, HPmc e HEmc non iónicos úsanse principalmente en materiais de construción, revestimentos de látex, medicina, química diaria e outros aspectos. Como axente espesante, axente de retención de auga, estabilizador, dispersante e axente formador de película.
Retención de auga do éter de celulosa
Na produción de materiais de construción, especialmente morteiro mesturado seco, o éter de celulosa xoga un papel insubstituíble, especialmente na produción de morteiro especial (morteiro modificado), é unha parte indispensable.
O importante papel do éter de celulosa soluble en auga no morteiro ten principalmente tres aspectos: un é a excelente capacidade de retención de auga, o segundo é a influencia da consistencia e tixotropía do morteiro e o terceiro é a interacción co cemento.
A retención de auga do éter de celulosa depende da base da hidroscopicidade, a composición do morteiro, o grosor da capa de morteiro, a demanda de auga do morteiro e o tempo de condensación do material de condensación. A retención de auga do éter de celulosa provén da solubilidade e deshidratación do propio éter de celulosa. É ben sabido que as cadeas moleculares de celulosa, aínda que conteñen un gran número de grupos OH altamente hidratados, son insolubles en auga debido á súa estrutura altamente cristalina. A capacidade de hidratación dos grupos hidroxilo por si soa non é suficiente para compensar as fortes pontes de hidróxeno intermoleculares e as forzas de van der Waals. Cando se introducen substituíntes na cadea molecular, non só estes destrúen a cadea de hidróxeno, senón que tamén se rompen as pontes de hidróxeno intercadeas debido á acumulación de substituíntes entre cadeas adxacentes. Canto maiores sexan os substituíntes, maior será a distancia entre as moléculas. Canto maior sexa o efecto de destrución das pontes de hidróxeno, a expansión da rede de celulosa, a solución entra en forma de éter de celulosa, o que fai que o éter de celulosa se volva soluble en auga, o que fai que se forme unha solución de alta viscosidade. A medida que aumenta a temperatura, a hidratación do polímero diminúe e a auga entre as cadeas é expulsada. Cando o efecto deshidratante é suficiente, as moléculas comezan a agregarse e o xel desprégase nunha rede tridimensional. Os factores que afectan á retención de auga do morteiro inclúen a viscosidade do éter de celulosa, a dosificación, a finura das partículas e a temperatura de servizo.
Canto maior sexa a viscosidade do éter de celulosa, mellor será o rendemento de retención de auga e a viscosidade da solución polimérica. O peso molecular (grao de polimerización) do polímero tamén está determinado pola lonxitude e a morfoloxía da estrutura molecular da cadea, e a distribución do número de substituíntes afecta directamente o rango de viscosidade. [ETA] = Km alfa
Viscosidade intrínseca das solucións de polímeros
Peso molecular do polímero M
constante característica do polímero α
Coeficiente de viscosidade K da solución
A viscosidade da solución de polímero depende do peso molecular do polímero. A viscosidade e a concentración das solucións de éter de celulosa están relacionadas con diversas aplicacións. Polo tanto, cada éter de celulosa ten moitas especificacións de viscosidade diferentes, e a regulación da viscosidade tamén se realiza principalmente a través da degradación da celulosa alcalina, é dicir, a fractura da cadea molecular da celulosa.
En canto ao tamaño das partículas, canto máis finas sexan, mellor será a retención de auga. As partículas grandes de éter de celulosa en contacto coa auga disólvense inmediatamente na superficie e forman un xel que envolve o material e impide que as moléculas de auga sigan penetrando; ás veces, ao axitarse durante moito tempo, non se pode dispersar uniformemente e disolverse, o que provoca a formación dunha solución floculante ou aglomerado. A solubilidade do éter de celulosa é un dos factores para elixir o éter de celulosa.
Espesamento e tixotropía do éter de celulosa
O segundo efecto do éter de celulosa (o espesamento) depende do grao de polimerización do éter de celulosa, a concentración da solución, a velocidade de cizallamento, a temperatura e outras condicións. A propiedade de xelificación da solución é exclusiva da alquilcelulosa e os seus derivados modificados. As características de xelificación están relacionadas co grao de substitución, a concentración da solución e os aditivos. Para os derivados modificados con hidroxialquilo, as propiedades do xel tamén están relacionadas co grao de modificación do hidroxialquilo. Para unha solución de concentración de baixa viscosidade, MC e HPmc pódense preparar cunha concentración do 10 % ao 15 %, MC e HPmc de viscosidade media pódense preparar cunha solución do 5 % ao 10 % e MC e HPmc de alta viscosidade só pódense preparar cunha solución do 2 % ao 3 %, e normalmente a viscosidade do éter de celulosa tamén se gradúa segundo unha solución do 1 % ao 2 %. A eficiencia do espesante do éter de celulosa de alto peso molecular, a mesma concentración de solución e os polímeros de diferente peso molecular teñen diferente viscosidade, a viscosidade e o peso molecular pódense expresar do seguinte xeito: [η] = 2,92 × 10-2 (DPn) = 0,905. DPn é o grao medio de polimerización de alto peso molecular. Éter de celulosa de baixo peso molecular para engadir máis para acadar a viscosidade obxectivo. A súa viscosidade depende menos da velocidade de cizallamento, alta viscosidade para acadar a viscosidade obxectivo, a cantidade necesaria para engadir menos, a viscosidade depende da eficiencia de espesamento. Polo tanto, para acadar unha certa consistencia, débese garantir unha certa cantidade de éter de celulosa (concentración da solución) e viscosidade da solución. A temperatura de xelificación da solución diminuíu linealmente co aumento da concentración da solución, e a xelificación produciuse a temperatura ambiente despois de alcanzar unha certa concentración. HPmc ten unha alta concentración de xelificación a temperatura ambiente.
A consistencia tamén se pode axustar seleccionando o tamaño das partículas e os éteres de celulosa con diferentes graos de modificación. A chamada modificación é a introdución dun grupo hidroxi alquilo cun certo grao de substitución na estrutura esquelética do MC. Ao cambiar os valores de substitución relativos dos dous substituíntes, é dicir, os valores de substitución relativos DS e MS dos grupos metoxi e hidroxi. Requírense varias propiedades do éter de celulosa ao cambiar os valores de substitución relativos de dous tipos de substituíntes.
a relación entre a consistencia e a modificación. Na Figura 5, a adición de éter de celulosa afecta o consumo de auga do morteiro e cambia a proporción auga-aglutinante de auga e cemento, que é o efecto espesante. Canto maior sexa a dosificación, maior será o consumo de auga.
Os éteres de celulosa empregados en materiais de construción en po deben disolverse rapidamente en auga fría e proporcionarlle ao sistema a consistencia axeitada. Se unha determinada taxa de cizallamento segue sendo floculenta e coloidal, trátase dun produto de baixa calidade ou deficiente.
Tamén existe unha boa relación lineal entre a consistencia da pasta de cemento e a dosificación de éter de celulosa. O éter de celulosa pode aumentar considerablemente a viscosidade do morteiro; canto maior sexa a dosificación, máis evidente será o efecto.
A solución acuosa de éter de celulosa con alta viscosidade ten unha alta tixotropía, que é unha das características do éter de celulosa. As solucións acuosas de polímeros de tipo Mc adoitan ter unha fluidez pseudoplástica e non tixotrópica por debaixo da súa temperatura de xel, pero propiedades de fluxo newtonianas a baixas taxas de cizallamento. A pseudoplasticidade aumenta co aumento do peso molecular ou da concentración do éter de celulosa e é independente do tipo e grao de substituínte. Polo tanto, os éteres de celulosa do mesmo grao de viscosidade, xa sexan MC, HPmc ou HEmc, sempre mostran as mesmas propiedades reolóxicas sempre que a concentración e a temperatura permanezan constantes. Cando a temperatura aumenta, fórmase un xel estrutural e prodúcese un fluxo tixotrópico elevado. Os éteres de celulosa con alta concentración e baixa viscosidade presentan tixotropía mesmo por debaixo da temperatura do xel. Esta propiedade é de gran beneficio para a construción de morteiro de construción para axustar o seu fluxo e a propiedade de suspensión do fluxo. É necesario explicar aquí que canto maior sexa a viscosidade do éter de celulosa, mellor será a retención de auga, pero canto maior sexa a viscosidade, maior será o peso molecular relativo do éter de celulosa, a correspondente redución da súa solubilidade, o que ten un impacto negativo na concentración do morteiro e no rendemento da construción. Canto maior sexa a viscosidade, máis evidente será o efecto espesante do morteiro, pero non hai unha relación proporcional completa. Algunha baixa viscosidade, pero o éter de celulosa modificado para mellorar a resistencia estrutural do morteiro húmido ten un rendemento máis excelente, co aumento da viscosidade, mellora a retención de auga do éter de celulosa.
Data de publicación: 30 de marzo de 2022