Selulosa eter adalah polimer sintetis yang terbuat dari selulosa alami sebagai bahan baku melalui modifikasi kimia. Selulosa eter merupakan turunan dari selulosa alami, produksi selulosa eter dan polimer sintetis berbeda, bahan dasarnya adalah selulosa, senyawa polimer alami. Karena kekhasan struktur selulosa alami, selulosa itu sendiri tidak memiliki kemampuan untuk bereaksi dengan zat eterifikasi. Namun setelah perlakuan dengan zat pembengkakan, ikatan hidrogen yang kuat antara rantai molekul dihancurkan, dan aktivitas gugus hidroksil dilepaskan ke dalam selulosa alkali dengan kemampuan reaksi, dan selulosa eter diperoleh melalui reaksi zat eterifikasi yang mengubah gugus —OH menjadi gugus —OR.
Sifat-sifat eter selulosa bergantung pada jenis, jumlah, dan distribusi substituen. Klasifikasi eter selulosa juga didasarkan pada jenis substituen, derajat eterifikasi, kelarutan, dan aplikasi terkait. Menurut jenis substituen pada rantai molekul, dapat dibagi menjadi eter tunggal dan eter campuran. MC biasanya digunakan sebagai eter tunggal, sedangkan HPmc adalah eter campuran. Metil selulosa eter MC adalah selulosa alami yang unit glukosanya digantikan oleh metoksida pada gugus hidroksil dengan rumus struktur produk [CO H7O2 (OH) 3-H (OCH3) H] X, hidroksipropil metil selulosa eter HPmc adalah produk yang sebagian gugus hidroksinya digantikan oleh metoksida, dan sebagian lainnya digantikan oleh hidroksipropil, dengan rumus struktur [C6H7O2 (OH) 3-MN (OCH3) M [OCH2CH (OH) CH3] N] X dan hidroksietil metil selulosa eter HEmc, yang banyak digunakan dan dijual di pasaran.
Berdasarkan kelarutannya, dapat dibagi menjadi tipe ionik dan tipe non-ionik. Selulosa eter non-ionik yang larut dalam air terutama terdiri dari dua seri varietas: alkil eter dan hidroksialkil eter. Selulosa eter ionik (CMC) terutama digunakan dalam deterjen sintetis, tekstil, percetakan, makanan, dan eksplorasi minyak bumi. Selulosa eter non-ionik (MC), HPMC, HEMC, dan lainnya terutama digunakan dalam bahan bangunan, pelapis lateks, obat-obatan, kimia sehari-hari, dan aspek lainnya. Sebagai zat pengental, zat penahan air, penstabil, pendispersi, dan zat pembentuk film.
Retensi air eter selulosa
Dalam produksi bahan bangunan, khususnya mortar campuran kering, eter selulosa memainkan peran yang tak tergantikan, terutama dalam produksi mortar khusus (mortar modifikasi), merupakan bagian yang sangat diperlukan.
Peran penting eter selulosa yang larut dalam air pada mortar terutama memiliki tiga aspek, pertama adalah kemampuan retensi air yang sangat baik, kedua adalah pengaruhnya terhadap konsistensi dan tiksotropi mortar, dan ketiga adalah interaksinya dengan semen.
Retensi air eter selulosa bergantung pada hidroskopisitas dasar, komposisi mortar, ketebalan lapisan mortar, kebutuhan air mortar, dan waktu kondensasi bahan kondensasi. Retensi air eter selulosa berasal dari kelarutan dan dehidrasi eter selulosa itu sendiri. Sudah diketahui bahwa rantai molekul selulosa, meskipun mengandung sejumlah besar gugus OH yang sangat terhidrasi, tidak larut dalam air karena struktur kristalnya yang sangat tinggi. Kemampuan hidrasi gugus hidroksil saja tidak cukup untuk mengimbangi ikatan hidrogen antarmolekul yang kuat dan gaya van der Waals. Ketika substituen dimasukkan ke dalam rantai molekul, substituen tidak hanya merusak rantai hidrogen, tetapi juga ikatan hidrogen antar rantai putus karena penyisipan substituen di antara rantai yang berdekatan. Semakin besar substituen, semakin besar jarak antar molekul. Semakin besar efek kerusakan ikatan hidrogen, semakin besar ekspansi kisi selulosa, larutan eter selulosa menjadi larut dalam air, dan terbentuk larutan dengan viskositas tinggi. Saat suhu meningkat, hidrasi polimer menurun dan air di antara rantai-rantai tersebut dikeluarkan. Ketika efek dehidrasi cukup, molekul-molekul mulai menggumpal dan gel tersebut melipat membentuk jaringan tiga dimensi. Faktor-faktor yang memengaruhi retensi air pada mortar meliputi viskositas eter selulosa, dosis, kehalusan partikel, dan suhu penggunaan.
Semakin tinggi viskositas eter selulosa, semakin baik kinerja retensi air, viskositas larutan polimer. Berat molekul (derajat polimerisasi) polimer juga ditentukan oleh panjang dan morfologi struktur molekul rantai, dan distribusi jumlah substituen secara langsung mempengaruhi kisaran viskositas. [eta] = Km alfa
Viskositas intrinsik larutan polimer
Berat molekul polimer M
konstanta karakteristik polimer α
K koefisien viskositas larutan
Viskositas larutan polimer bergantung pada berat molekul polimer. Viskositas dan konsentrasi larutan eter selulosa berkaitan dengan berbagai aplikasi. Oleh karena itu, setiap eter selulosa memiliki banyak spesifikasi viskositas yang berbeda, pengaturan viskositas juga terutama melalui degradasi alkali selulosa, yaitu pemecahan rantai molekul selulosa untuk dicapai.
Untuk ukuran partikel, semakin halus partikelnya, semakin baik retensi airnya. Partikel selulosa eter yang besar, ketika bersentuhan dengan air, permukaannya akan segera larut dan membentuk gel untuk membungkus material sehingga mencegah molekul air terus menembus. Terkadang, pengadukan dalam waktu lama tidak dapat melarutkan partikel secara merata, sehingga terbentuk larutan kental atau gumpalan. Kelarutan selulosa eter merupakan salah satu faktor dalam memilih selulosa eter.
Pengentalan dan tiksotropi eter selulosa
Efek kedua dari eter selulosa – pengentalan – bergantung pada: derajat polimerisasi eter selulosa, konsentrasi larutan, laju geser, suhu, dan kondisi lainnya. Sifat gelasi larutan unik untuk alkil selulosa dan turunan modifikasinya. Karakteristik gelasi berkaitan dengan derajat substitusi, konsentrasi larutan, dan aditif. Untuk turunan modifikasi hidroksialkil, sifat gel juga berkaitan dengan derajat modifikasi hidroksialkil. Untuk konsentrasi larutan MC dan HPmc dengan viskositas rendah, dapat dibuat larutan dengan konsentrasi 10%-15%, MC dan HPmc dengan viskositas sedang dapat dibuat larutan dengan konsentrasi 5%-10%, dan MC dan HPmc dengan viskositas tinggi hanya dapat dibuat larutan dengan konsentrasi 2%-3%, dan biasanya viskositas eter selulosa juga bertingkat dengan larutan 1%-2%. Efisiensi pengental eter selulosa dengan berat molekul tinggi, pada konsentrasi larutan yang sama, polimer dengan berat molekul berbeda memiliki viskositas yang berbeda, viskositas dan berat molekul dapat dinyatakan sebagai berikut, [η]=2,92×10⁻² (DPn) 0,905, DPn adalah derajat polimerisasi rata-rata eter selulosa dengan berat molekul tinggi. Eter selulosa dengan berat molekul rendah perlu ditambahkan lebih banyak untuk mencapai viskositas target. Viskositasnya kurang bergantung pada laju geser, viskositas tinggi untuk mencapai viskositas target, jumlah yang dibutuhkan untuk penambahan lebih sedikit, viskositas bergantung pada efisiensi pengentalan. Oleh karena itu, untuk mencapai konsistensi tertentu, jumlah eter selulosa tertentu (konsentrasi larutan) dan viskositas larutan harus dijamin. Suhu gelasi larutan menurun secara linier dengan peningkatan konsentrasi larutan, dan gelasi terjadi pada suhu kamar setelah mencapai konsentrasi tertentu. HPmc memiliki konsentrasi gelasi yang tinggi pada suhu kamar.
Konsistensi juga dapat disesuaikan dengan memilih ukuran partikel dan eter selulosa dengan berbagai tingkat modifikasi. Yang disebut modifikasi adalah pengenalan gugus alkil hidroksil dengan tingkat substitusi tertentu pada struktur kerangka MC. Dengan mengubah nilai substitusi relatif dari dua substituen, yaitu nilai substitusi relatif DS dan MS dari gugus metoksi dan hidroksil. Berbagai sifat eter selulosa diperlukan dengan mengubah nilai substitusi relatif dari dua jenis substituen tersebut.
Hubungan antara konsistensi dan modifikasi. Pada Gambar 5, penambahan eter selulosa memengaruhi konsumsi air mortar dan mengubah rasio air-pengikat antara air dan semen, yang merupakan efek pengentalan. Semakin tinggi dosisnya, semakin banyak konsumsi air.
Eter selulosa yang digunakan dalam bahan bangunan berbentuk bubuk harus cepat larut dalam air dingin dan memberikan konsistensi yang tepat pada sistem. Jika pada laju geser tertentu masih menggumpal dan koloid, itu adalah produk yang tidak memenuhi standar atau berkualitas buruk.
Terdapat pula hubungan linier yang baik antara konsistensi bubur semen dan dosis eter selulosa, eter selulosa dapat meningkatkan viskositas mortar secara signifikan, semakin tinggi dosisnya, semakin jelas efeknya.
Larutan berair eter selulosa dengan viskositas tinggi memiliki tiksotropi tinggi, yang merupakan salah satu karakteristik eter selulosa. Larutan berair polimer tipe Mc biasanya memiliki fluiditas pseudoplastik, non-tiksotropik di bawah suhu gelnya, tetapi sifat aliran Newtonian pada laju geser rendah. Pseudoplastisitas meningkat seiring dengan peningkatan berat molekul atau konsentrasi eter selulosa dan tidak bergantung pada jenis dan derajat substituen. Oleh karena itu, eter selulosa dengan tingkat viskositas yang sama, baik MC, HPmc, atau HEmc, selalu menunjukkan sifat reologi yang sama selama konsentrasi dan suhu tetap konstan. Ketika suhu meningkat, gel struktural terbentuk dan terjadi aliran tiksotropik tinggi. Eter selulosa dengan konsentrasi tinggi dan viskositas rendah menunjukkan tiksotropi bahkan di bawah suhu gel. Sifat ini sangat bermanfaat untuk konstruksi mortar bangunan untuk menyesuaikan sifat aliran dan daya apungnya. Perlu dijelaskan di sini bahwa semakin tinggi viskositas eter selulosa, semakin baik retensi airnya, tetapi semakin tinggi viskositasnya, semakin tinggi berat molekul relatif eter selulosa, dan semakin berkurang kelarutannya, yang berdampak negatif pada konsentrasi mortar dan kinerja konstruksi. Semakin tinggi viskositasnya, semakin jelas efek pengentalan mortar, tetapi ini bukanlah hubungan proporsional sepenuhnya. Beberapa eter selulosa termodifikasi dengan viskositas rendah memiliki kinerja yang lebih baik dalam meningkatkan kekuatan struktural mortar basah, dan dengan peningkatan viskositas, retensi air eter selulosa meningkat.
Waktu posting: 30 Maret 2022