Ի՞նչ դեր է խաղում ցելյուլոզային եթերը՝ չոր խառնված շաղախի մեջ։

Ցելյուլոզային եթերը՝ բնական ցելյուլոզային հումքից քիմիական մոդիֆիկացիայի միջոցով ստացված սինթետիկ պոլիմեր է: Ցելյուլոզային եթերը՝ բնական ցելյուլոզային եթեր, բնական ցելյուլոզային եթերների և սինթետիկ պոլիմերի ածանցյալ է, որի ամենահիմնական նյութը ցելյուլոզն է՝ բնական պոլիմերային միացություններ: Բնական ցելյուլոզային կառուցվածքի առանձնահատկության պատճառով ցելյուլոզն ինքնին չունի էթերացնող նյութի հետ ռեակցիայի ունակություն: Սակայն այտուցող նյութի մշակումից հետո մոլեկուլային շղթաների և շղթաների միջև ուժեղ ջրածնային կապերը քայքայվում են, և հիդրօքսիլային խմբի ակտիվությունը անջատվում է ռեակցիոն ունակություն ունեցող ալկալային ցելյուլոզային, և ցելյուլոզային եթեր է ստացվում էթերացնող նյութի՝ OH խմբի և OR խմբի փոխազդեցության միջոցով:

Ցելյուլոզային եթերների հատկությունները կախված են տեղակալիչների տեսակից, քանակից և բաշխումից: Ցելյուլոզային եթերի դասակարգումը հիմնված է նաև տեղակալիչների տեսակի, եթերացման աստիճանի, լուծելիության և դրանց հետ կապված կիրառման վրա: Մոլեկուլային շղթայում տեղակալիչների տեսակի համաձայն՝ այն կարելի է բաժանել մեկ եթերի և խառը եթերի: MC-ն սովորաբար օգտագործվում է որպես մեկ եթեր, մինչդեռ HPmc-ն՝ խառը եթեր: Մեթիլցելյուլոզային եթեր MC-ն բնական ցելյուլոզային գլյուկոզային միավոր է, որը հիդրօքսիլի վրա մեթօքսիդ է փոխարինվում արտադրանքի կառուցվածքային բանաձևով՝ [CO H7O2 (OH)3-H (OCH3)H]X, հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզային եթեր HPmc-ն հիդրօքսիլի վրա միավոր է, որը մեթօքսիդի մի մասն է փոխարինվում, հիդրօքսիպրոպիլ արտադրանքի մյուս մասը փոխարինվում է: Կառուցվածքային բանաձևը՝ [C6H7O2 (OH)3-MN (OCH3)M [OCH2CH (OH)CH3]N]X և հիդրօքսիէթիլ մեթիլցելյուլոզային եթեր HEmc, որը լայնորեն օգտագործվում և վաճառվում է շուկայում:

Լուծելիության առումով կարելի է բաժանել իոնային և ոչ իոնային տեսակների։ Ջրում լուծվող ոչ իոնային ցելյուլոզային եթերները հիմնականում կազմված են ալկիլ եթերներից և հիդրօքսիլ ալկիլ եթերներից՝ երկու շարք տեսակներից։ Իոնային CMC-ն հիմնականում օգտագործվում է սինթետիկ լվացող միջոցների, տեքստիլի, տպագրության, սննդի և նավթարդյունաբերության մեջ։ Ոչ իոնային MC-ն, HPmc-ն, HEmc-ն և այլ նյութեր հիմնականում օգտագործվում են շինանյութերի, լատեքսային ծածկույթների, բժշկության, առօրյա քիմիայի և այլ ոլորտներում։ Որպես խտացուցիչ, ջուրը պահպանող, կայունացուցիչ, ցրող, թաղանթ առաջացնող նյութ։

Ցելյուլոզային եթերի ջրի պահպանում

Շինանյութերի, մասնավորապես չոր խառը շաղախի արտադրության մեջ, ցելյուլոզային եթերը խաղում է անփոխարինելի դեր, հատկապես հատուկ շաղախի (մոդիֆիկացված շաղախի) արտադրության մեջ, որը անփոխարինելի մասն է կազմում։

Ջրում լուծվող ցելյուլոզային եթերի կարևոր դերը շաղախի մեջ հիմնականում ունի երեք ասպեկտ՝ մեկը ջուրը պահպանելու գերազանց ունակությունն է, երկրորդը՝ շաղախի կոնսիստենցիայի և թիքսոտրոպության ազդեցությունը, իսկ երրորդը՝ ցեմենտի հետ փոխազդեցությունը։

Ցելյուլոզային եթերի ջրի պահպանումը կախված է հիդրոսկոպիկության հիմքից, շաղախի կազմից, շաղախի շերտի հաստությունից, շաղախի ջրի պահանջարկից, խտացման նյութի խտացման ժամանակից: Ցելյուլոզային եթերի ջրի պահպանումը պայմանավորված է ցելյուլոզային եթերի լուծելիությամբ և ջրազրկմամբ: Հայտնի է, որ ցելյուլոզային մոլեկուլային շղթաները, չնայած պարունակում են մեծ քանակությամբ բարձր հիդրատացված OH խմբեր, անլուծելի են ջրում՝ իրենց բարձր բյուրեղային կառուցվածքի պատճառով: Միայն հիդրօքսիլային խմբերի հիդրատացիայի ունակությունը բավարար չէ ուժեղ միջմոլեկուլային ջրածնային կապերի և վան դեր Վալսի ուժերի համար: Երբ տեղակալիչները ներմուծվում են մոլեկուլային շղթա, ոչ միայն տեղակալիչները ոչնչացնում են ջրածնային շղթան, այլև միջշղթա ջրածնային կապերը խզվում են՝ տեղակալիչների հարակից շղթաների միջև սեպաձև կուտակման պատճառով: Որքան մեծ են տեղակալիչները, այնքան մեծ է մոլեկուլների միջև հեռավորությունը: Որքան մեծ է ջրածնային կապի քայքայման էֆեկտը, ցելյուլոզային ցանցի ընդլայնումը, ցելյուլոզային եթերի մեջ լուծույթը դառնում է ջրում լուծվող, առաջանում է բարձր մածուցիկության լուծույթ: Ջերմաստիճանի բարձրացմանը զուգընթաց պոլիմերի հիդրատացիան նվազում է, և շղթաների միջև ջուրը դուրս է մղվում: Երբ ջրազրկման ազդեցությունը բավարար է, մոլեկուլները սկսում են ագրեգացվել, և գելը ծալվում է եռաչափ ցանցի տեսքով: Շաղախի ջրի պահպանման վրա ազդող գործոններից են ցելյուլոզային եթերի մածուցիկությունը, դեղաչափը, մասնիկների մանրությունը և օգտագործման ջերմաստիճանը:

Որքան մեծ է ցելյուլոզային եթերի մածուցիկությունը, այնքան լավ է ջուրը պահելու ունակությունը, պոլիմերային լուծույթի մածուցիկությունը։ Պոլիմերի մոլեկուլային քաշը (պոլիմերացման աստիճանը) նույնպես որոշվում է շղթայի մոլեկուլային կառուցվածքի երկարությամբ և ձևաբանությամբ, իսկ փոխարինիչների քանակի բաշխումը անմիջականորեն ազդում է մածուցիկության միջակայքի վրա։ [eta] = Km alpha

Պոլիմերային լուծույթների ներքին մածուցիկությունը

M պոլիմերի մոլեկուլային քաշը

α պոլիմերի բնութագրական հաստատուն

K լուծույթի մածուցիկության գործակից

Պոլիմերային լուծույթի մածուցիկությունը կախված է պոլիմերի մոլեկուլային քաշից։ Ցելյուլոզային եթերային լուծույթների մածուցիկությունը և կոնցենտրացիան կապված են տարբեր կիրառությունների հետ։ Հետևաբար, յուրաքանչյուր ցելյուլոզային եթեր ունի բազմաթիվ տարբեր մածուցիկության բնութագրեր, մածուցիկության կարգավորումը հիմնականում իրականացվում է ալկալային ցելյուլոզայի քայքայման, այսինքն՝ ցելյուլոզային մոլեկուլային շղթայի կոտրման միջոցով։

Ինչ վերաբերում է մասնիկների չափսին, որքան մանր է մասնիկը, այնքան ավելի լավ է ջուրը պահպանվում։ Ցելյուլոզային եթերի խոշոր մասնիկները ջրի հետ շփման դեպքում անմիջապես լուծվում են և գել են առաջացնում՝ փաթաթելով նյութը՝ կանխելով ջրի մոլեկուլների շարունակական ներթափանցումը։ Երբեմն երկարատև խառնելու դեպքում հավասարաչափ ցրումը չի կարող առաջանալ, ինչը հանգեցնում է ցեխոտ ֆլոկուլենտային լուծույթի կամ ագլոմերատի առաջացմանը։ Ցելյուլոզային եթերի լուծելիությունը ցելյուլոզային եթերի ընտրության գործոններից մեկն է։

Ցելյուլոզային եթերի խտացում և թիքսոտրոպիա

Ցելյուլոզային եթերի երկրորդ ազդեցությունը՝ խտացումը, կախված է. ցելյուլոզային եթերի պոլիմերացման աստիճանից, լուծույթի կոնցենտրացիայից, սղման արագությունից, ջերմաստիճանից և այլ պայմաններից: Լուծույթի գելացման հատկությունը բնորոշ է միայն ալկիլ ցելյուլոզային և դրա մոդիֆիկացված ածանցյալներին: Գելացման բնութագրերը կապված են փոխարինման աստիճանի, լուծույթի կոնցենտրացիայի և հավելումների հետ: Հիդրօքսիլ ալկիլ մոդիֆիկացված ածանցյալների համար գելացման հատկությունները նույնպես կապված են հիդրօքսիլ ալկիլ մոդիֆիկացիայի աստիճանի հետ: Լուծույթի համար ցածր մածուցիկության MC-ի և HPmc-ի կոնցենտրացիայի դեպքում կարելի է պատրաստել 10%-15% կոնցենտրացիայի լուծույթ, միջին մածուցիկության MC-ի և HPmc-ի կոնցենտրացիան կարելի է պատրաստել 5%-10% լուծույթով, իսկ բարձր մածուցիկության MC-ի և HPmc-ի կոնցենտրացիան կարելի է պատրաստել միայն 2%-3% լուծույթով, և սովորաբար ցելյուլոզային եթերի մածուցիկությունը նույնպես գնահատվում է 1%-2% լուծույթով: Բարձր մոլեկուլային քաշով ցելյուլոզային եթերի խտացուցիչի արդյունավետությունը, լուծույթի նույն կոնցենտրացիայի դեպքում, տարբեր մոլեկուլային քաշով պոլիմերները ունեն տարբեր մածուցիկություն, մածուցիկությունը և մոլեկուլային քաշը կարող են արտահայտվել հետևյալ կերպ. [η]=2.92×10-2 (DPn) 0.905, DPn-ը բարձր միջին պոլիմերացման աստիճանն է: Ցածր մոլեկուլային քաշով ցելյուլոզային եթեր ավելացնելու համար նպատակային մածուցիկությանը հասնելու համար: Դրա մածուցիկությունն ավելի քիչ է կախված սղման արագությունից, բարձր մածուցիկության դեպքում նպատակային մածուցիկությանը հասնելու համար անհրաժեշտ քանակությունը պետք է ավելի քիչ ավելացնել, մածուցիկությունը կախված է խտացման արդյունավետությունից: Հետևաբար, որոշակի խտության հասնելու համար պետք է ապահովել ցելյուլոզային եթերի որոշակի քանակություն (լուծույթի կոնցենտրացիա) և լուծույթի մածուցիկություն: Լուծույթի գելացման ջերմաստիճանը գծայինորեն նվազում է լուծույթի կոնցենտրացիայի աճին զուգընթաց, և գելացում տեղի է ունենում սենյակային ջերմաստիճանում՝ որոշակի կոնցենտրացիայի հասնելուց հետո: HPmc-ն ունի բարձր գելացման կոնցենտրացիա սենյակային ջերմաստիճանում:

Կոնսիստենցիան կարելի է կարգավորել նաև մասնիկների չափսը և տարբեր աստիճանի մոդիֆիկացիայով ցելյուլոզային եթերները ընտրելով։ Այսպես կոչված մոդիֆիկացիան MC-ի կմախքային կառուցվածքում որոշակի աստիճանի ալկիլային խմբի ներմուծումն է։ Երկու տեղակալիչների հարաբերական մոդիֆիկացիաների արժեքները, այսինքն՝ մետօքսի և հիդրօքսիլ խմբերի DS և MS հարաբերական մոդիֆիկացիաների արժեքները փոխելով, անհրաժեշտ են ցելյուլոզային եթերի տարբեր հատկություններ։ Երկու տեսակի տեղակալիչների հարաբերական մոդիֆիկացիաները փոխելով՝ անհրաժեշտ են ցելյուլոզային եթերի տարբեր հատկություններ։

խտության և փոփոխության միջև եղած կապը։ Նկար 5-ում ցելյուլոզային եթերի ավելացումը ազդում է շաղախի ջրի սպառման վրա և փոխում է ջրի և ցեմենտի ջուր-կապակցանյութ հարաբերակցությունը, որը խտացման էֆեկտն է։ Որքան բարձր է դեղաչափը, այնքան ավելի շատ ջրի սպառում։

Փոշենման շինանյութերում օգտագործվող ցելյուլոզային եթերները պետք է արագ լուծվեն սառը ջրում և համակարգին ապահովեն անհրաժեշտ կոնսիստենցիա։ Եթե տրված սղման արագությունը դեռևս ֆլոկուլենտ և կոլոիդային է, ապա դա ցածրորակ կամ ցածրորակ արտադրանք է։

Կա նաև լավ գծային կապ ցեմենտի շաղախի խտության և ցելյուլոզային եթերի դեղաչափի միջև, ցելյուլոզային եթերը կարող է զգալիորեն մեծացնել շաղախի մածուցիկությունը, որքան մեծ է դեղաչափը, այնքան ավելի ակնհայտ է ազդեցությունը։

Բարձր մածուցիկությամբ ցելյուլոզային եթերի ջրային լուծույթն ունի բարձր թիքսոտրոպություն, որը ցելյուլոզային եթերի բնութագրիչներից մեկն է: Mc տիպի պոլիմերների ջրային լուծույթները սովորաբար ունեն կեղծպլաստիկ, ոչ թիքսոտրոպ հոսունություն իրենց գելի ջերմաստիճանից ցածր, բայց Նյուտոնյան հոսքի հատկություններ ցածր սղման արագությունների դեպքում: Կեղծպլաստիկությունը մեծանում է ցելյուլոզային եթերի մոլեկուլային քաշի կամ կոնցենտրացիայի ավելացման հետ և անկախ է տեղակալիչի տեսակից և աստիճանից: Հետևաբար, նույն մածուցիկության աստիճանի ցելյուլոզային եթերները, անկախ նրանից՝ MC, HPmc, թե HEmc, միշտ ցուցաբերում են նույն ռեոլոգիական հատկությունները, քանի դեռ կոնցենտրացիան և ջերմաստիճանը մնում են անփոփոխ: Երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է, ձևավորվում է կառուցվածքային գել և տեղի է ունենում բարձր թիքսոտրոպ հոսք: Բարձր կոնցենտրացիայով և ցածր մածուցիկությամբ ցելյուլոզային եթերները ցուցաբերում են թիքսոտրոպություն նույնիսկ գելի ջերմաստիճանից ցածր: Այս հատկությունը մեծ օգուտ է բերում շինարարական շաղախի կառուցմանը՝ դրա հոսքը և հոսքի կախման հատկությունը կարգավորելու համար: Այստեղ անհրաժեշտ է բացատրել, որ որքան բարձր է ցելյուլոզային եթերի մածուցիկությունը, այնքան լավ է ջուրը պահում, բայց որքան բարձր է մածուցիկությունը, այնքան բարձր է ցելյուլոզային եթերի հարաբերական մոլեկուլային քաշը, համապատասխանաբար նվազում է դրա լուծելիությունը, ինչը բացասաբար է անդրադառնում շաղախի կոնցենտրացիայի և շինարարական կատարողականի վրա: Որքան բարձր է մածուցիկությունը, այնքան ավելի ակնհայտ է շաղախի խտացման ազդեցությունը, բայց դա լրիվ համամասնական կապ չէ: Որոշակի ցածր մածուցիկություն ունեցող, բայց փոփոխված ցելյուլոզային եթերները թաց շաղախի կառուցվածքային ամրությունը բարելավելու համար ունեն ավելի գերազանց կատարողականություն, մածուցիկության բարձրացման հետ մեկտեղ բարելավվում է ցելյուլոզային եթերի ջուրը պահելու ունակությունը: