A cellulóz-éter egy szintetikus polimer, amelyet természetes cellulózból állítanak elő kémiai módosítással. A cellulóz-éter a természetes cellulóz származéka, a cellulóz-éter előállítása és a szintetikus polimer eltérő, legalapvetőbb anyaga a cellulóz, a természetes polimer vegyületek. A természetes cellulóz szerkezetének sajátossága miatt maga a cellulóz nem képes reagálni az éterképző szerrel. De a duzzasztószerrel történő kezelés után a molekuláris láncok és láncok közötti erős hidrogénkötések megsemmisülnek, és a hidroxilcsoport aktivitása felszabadul a reakcióképes alkáli cellulózba, és az éterképző szer —OH csoportból —OR csoporttá alakulásával cellulóz-étert kapunk.
A cellulóz-éterek tulajdonságai a szubsztituensek típusától, számától és eloszlásától függenek. A cellulóz-éterek osztályozása a szubsztituensek típusán, az éteresítés mértékén, az oldhatóságon és a kapcsolódó alkalmazáson is alapul. A molekulaláncon lévő szubsztituensek típusa szerint egyetlen éterre és vegyes éterre oszthatók. Az MC-t általában egyetlen éterként használják, míg a HPmc egy vegyes éter. A metil-cellulóz-éter, az MC egy természetes cellulózglükóz egység, amely a hidroxilcsoporton található, és a metoxiddal helyettesítve a termék szerkezeti képlete [CO H7O2 (OH) 3-H (OCH3) H] X, a hidroxipropil-metil-cellulóz-éter, a HPmc egy hidroxilcsoporton található egység, amely a metoxiddal helyettesített termék egy részét, a hidroxipropil-csoport egy másik részét helyettesítve. A szerkezeti képlet [C6H7O2 (OH) 3-MN (OCH3) M [OCH2CH (OH) CH3] N] X és a hidroxietil-metil-cellulóz-éter, a HEmc széles körben használt és forgalmazott termék.
Oldhatóságuk alapján ionos és nemionos típusokra oszthatók. A vízben oldódó nemionos cellulóz-éter főként alkil-éterből és hidroxil-alkil-éterből áll, kétféle változatban. Az ionos CMC-t főként szintetikus mosószerekben, textil-, nyomda-, élelmiszer- és kőolajiparban használják. A nemionos MC-t, HPmc-t, HEmc-t és más anyagokat főként építőanyagokban, latex bevonatokban, gyógyászatban, napi kémiában és egyéb területeken használják. Sűrítőanyagként, vízvisszatartó szerként, stabilizátorként, diszpergálószerként, filmképző szerként használják.
Cellulóz-éter vízvisszatartás
Az építőanyagok, különösen a szárazon kevert habarcsok gyártásában a cellulóz-éter pótolhatatlan szerepet játszik, különösen a speciális habarcsok (módosított habarcsok) gyártásában, nélkülözhetetlen része.
A vízben oldódó cellulóz-éter habarcsban betöltött fontos szerepe főként három aspektusból áll: az egyik a kiváló vízvisszatartó képesség, a második a habarcs állagának és tixotrópiájának hatása, a harmadik pedig a cementtel való kölcsönhatás.
A cellulóz-éter vízvisszatartása a hidroszkóposságtól, a habarcs összetételétől, a habarcsréteg vastagságától, a habarcs vízigényétől és a kondenzációs anyag kondenzációs idejétől függ. A cellulóz-éter vízvisszatartása magának a cellulóz-éternek az oldhatóságából és dehidratációjából adódik. Közismert, hogy a cellulóz molekulaláncai, bár nagyszámú, erősen hidratált OH-csoportot tartalmaznak, vízben oldhatatlanok a kristályos szerkezetük miatt. A hidroxilcsoportok hidratáló képessége önmagában nem elegendő az erős molekulák közötti hidrogénkötések és a van der Waals-erők pótlására. Amikor szubsztituenseket vezetnek be a molekulaláncba, nemcsak a szubsztituensek bomlasztják le a hidrogénláncot, hanem a láncok közötti hidrogénkötések is felszakadnak a szomszédos láncok közötti szubsztituensek beékelődése miatt. Minél nagyobbak a szubsztituensek, annál nagyobb a molekulák közötti távolság. Minél nagyobb a hidrogénkötés megszűnésének hatása, a cellulózrács kitágul, a cellulóz-éterbe kerülő oldat vízoldhatóvá válik, nagy viszkozitású oldat keletkezik. A hőmérséklet emelkedésével a polimer hidratációja csökken, és a láncok közötti víz kiszorul. Amikor a dehidratáló hatás elegendő, a molekulák aggregálódni kezdenek, és a gél háromdimenziós hálózatot alkot. A habarcs vízvisszatartását befolyásoló tényezők közé tartozik a cellulóz-éter viszkozitása, az adagolás, a szemcsefinomság és az üzemi hőmérséklet.
Minél nagyobb a cellulóz-éter viszkozitása, annál jobb a vízvisszatartó képessége, a polimer oldat viszkozitása. A polimer molekulatömegét (polimerizációs fokát) a lánc molekulaszerkezetének hossza és morfológiája is meghatározza, és a szubsztituensek számának eloszlása közvetlenül befolyásolja a viszkozitási tartományt. [eta] = Km alfa
Polimer oldatok belső viszkozitása
M polimer molekulatömeg
α polimer karakterisztikus állandó
K viszkozitási oldat együttható
A polimer oldat viszkozitása a polimer molekulatömegétől függ. A cellulóz-éter oldatok viszkozitása és koncentrációja a különböző alkalmazásokhoz kapcsolódik. Ezért minden cellulóz-éternek számos eltérő viszkozitási specifikációja van, a viszkozitás szabályozása pedig főként az alkáli cellulóz lebontásán, nevezetesen a cellulóz molekuláris láncának felszakadásán keresztül valósul meg.
A részecskeméret tekintetében minél finomabb a részecske, annál jobb a vízvisszatartás. A cellulóz-éter nagyobb részecskéi vízzel érintkezve azonnal feloldódnak a felületükön, és gélt képeznek, amely beburkolja az anyagot, megakadályozva a vízmolekulák további behatolását. Hosszú keverés esetén néha az oldott anyag nem oszlik el egyenletesen, és zavaros, flokkuláló oldat vagy agglomerátum képződik. A cellulóz-éter oldhatósága az egyik tényező a cellulóz-éter kiválasztásában.
A cellulóz-éter sűrítése és tixotrópiája
A cellulóz-éter második hatása – a sűrítés – a következőktől függ: cellulóz-éter polimerizációs foka, oldatkoncentráció, nyírási sebesség, hőmérséklet és egyéb körülmények. Az oldat gélesedési tulajdonsága egyedülálló az alkil-cellulózra és módosított származékaira. A gélesedési tulajdonságok a szubsztitúció fokához, az oldatkoncentrációhoz és az adalékanyagokhoz kapcsolódnak. A hidroxil-alkil-módosított származékok esetében a gélesedési tulajdonságok szintén a hidroxil-alkil-módosítás mértékéhez kapcsolódnak. Az alacsony viszkozitású MC és HPmc oldatkoncentrációjához 10–15%-os koncentrációjú oldatot, a közepes viszkozitású MC és HPmc 5–10%-os oldatot, a nagy viszkozitású MC és HPmc pedig csak 2–3%-os oldatot készíthet, és a cellulóz-éter viszkozitását általában 1–2%-os oldatban határozzák meg. A nagy molekulatömegű cellulóz-éter sűrítő hatékonysága: azonos oldatkoncentráció esetén a különböző molekulatömegű polimerek eltérő viszkozitással rendelkeznek. A viszkozitás és a molekulatömeg a következőképpen fejezhető ki: [η] = 2,92 × 10–2 (DPn) 0,905, ahol a DPn a nagy molekulatömegű cellulóz-éter átlagos polimerizációs foka. A kis molekulatömegű cellulóz-étert a cél viszkozitás eléréséhez kell hozzáadni. Viszkozitása kevésbé függ a nyírási sebességtől, magas viszkozitás szükséges a cél viszkozitás eléréséhez, kevesebb mennyiséget kell hozzáadni, viszkozitása a sűrítési hatékonyságtól függ. Ezért egy bizonyos konzisztencia eléréséhez bizonyos mennyiségű cellulóz-étert (oldat koncentrációját) és az oldat viszkozitását kell garantálni. Az oldat gélesedési hőmérséklete lineárisan csökkent az oldat koncentrációjának növekedésével, és a gélesedés szobahőmérsékleten egy bizonyos koncentráció elérése után következett be. A HPmc szobahőmérsékleten magas gélesedési koncentrációval rendelkezik.
A konzisztencia a részecskeméret és a különböző módosítási fokú cellulóz-éterek kiválasztásával is beállítható. Az úgynevezett módosítás egy hidroxil-alkil-csoport bizonyos fokú szubsztitúciójának bevezetése az MC vázszerkezetébe. A két szubsztituens relatív szubsztitúciós értékének, azaz a metoxi- és hidroxilcsoportok DS és MS relatív szubsztitúciós értékének megváltoztatásával. A cellulóz-éter különböző tulajdonságainak eléréséhez kétféle szubsztituens relatív szubsztitúciós értékének megváltoztatására van szükség.
Az állag és a módosulás közötti összefüggés. Az 5. ábrán a cellulóz-éter hozzáadása befolyásolja a habarcs vízfogyasztását, és megváltoztatja a víz és a cement víz-kötőanyag arányát, ami a sűrítő hatás. Minél nagyobb az adagolás, annál nagyobb a vízfogyasztás.
A por állagú építőanyagokban használt cellulóz-étereknek gyorsan fel kell oldódniuk hideg vízben, és a rendszernek megfelelő állagot kell biztosítaniuk. Ha egy adott nyírási sebesség mellett is flokkuláló és kolloidális, akkor a termék nem megfelelő minőségű vagy silány.
A cementiszap állaga és a cellulóz-éter adagolása között jó lineáris összefüggés van, a cellulóz-éter nagymértékben növelheti a habarcs viszkozitását, minél nagyobb az adagolás, annál nyilvánvalóbb a hatás.
A nagy viszkozitású cellulóz-éter vizes oldata magas tixotrópiával rendelkezik, ami a cellulóz-éterek egyik jellemzője. Az Mc típusú polimerek vizes oldatai általában pszeudoplasztikus, nem tixotróp folyékonysággal rendelkeznek a gélhőmérsékletük alatt, de alacsony nyírási sebességeknél newtoni folyási tulajdonságokkal rendelkeznek. A pszeudoplaszticitás a cellulóz-éter molekulatömegének vagy koncentrációjának növekedésével növekszik, és független a szubsztituens típusától és mértékétől. Ezért az azonos viszkozitási fokozatú cellulóz-éterek, legyen az MC, HPmc vagy HEmc, mindig azonos reológiai tulajdonságokat mutatnak, amíg a koncentráció és a hőmérséklet állandó marad. Amikor a hőmérséklet emelkedik, szerkezeti gél képződik, és nagy tixotróp folyás következik be. A nagy koncentrációjú és alacsony viszkozitású cellulóz-éterek már a gélhőmérséklet alatt is tixotrópiát mutatnak. Ez a tulajdonság nagy előnyt jelent az építőipari habarcsok folyási és folyási tulajdonságainak beállításában. Itt meg kell magyarázni, hogy minél nagyobb a cellulóz-éter viszkozitása, annál jobb a vízvisszatartás, de minél nagyobb a viszkozitás, annál nagyobb a cellulóz-éter relatív molekulatömege, ami az oldhatóságának csökkenését okozza, ami negatívan befolyásolja a habarcs koncentrációját és az építési teljesítményt. Minél nagyobb a viszkozitás, annál nyilvánvalóbb a habarcs sűrítő hatása, de ez nem teljesen arányos. Bár az alacsonyabb viszkozitású, a módosított cellulóz-éter kiváló teljesítményt nyújt a nedves habarcs szerkezeti szilárdságának javításában, a viszkozitás növekedésével a cellulóz-éter vízmegtartó képessége is javul.
Közzététel ideje: 2022. márc. 30.