Sellulósaeter er tilbúið fjölliða sem er unnið úr náttúrulegum sellulósa sem hráefni með efnafræðilegri breytingu. Sellulósaeter er afleiða af náttúrulegum sellulósa, en framleiðsla á sellulósaeter er ólík tilbúnum fjölliðum. Grunnefnið er sellulósi, náttúruleg fjölliðusambönd. Vegna sérstakrar uppbyggingar náttúrulegrar sellulósa hefur sellulósi sjálft ekki getu til að hvarfast við etermyndandi efni. En eftir meðhöndlun með bólguefni eyðileggjast sterk vetnistengi milli sameindakeðjanna og keðjanna og virkni hýdroxýlhópsins losnar í basíska sellulósann með hvarfgetu. Sellulósaeter fæst með því að hvarfa etermyndandi efninu - OH hópnum - við OR hópinn.
Eiginleikar sellulósaetera eru háðir gerð, fjölda og dreifingu skiptihópa. Flokkun sellulósaetera byggist einnig á gerð skiptihópa, etermyndunargráðu, leysni og skyldri notkun. Samkvæmt gerð skiptihópa á sameindakeðjunni má skipta honum í einn eter og blandaðan eter. MC er venjulega notaður sem einn eter, en HPmc er blandaður eter. Metýl sellulósaeter MC er náttúruleg sellulósa glúkósaeining á hýdroxýlinu sem er metoxíð skipt út fyrir uppbyggingarformúluna [CO H7O2 (OH) 3-H (OCH3) H] X, hýdroxýprópýl metýl sellulósaeter HPmc er eining á hýdroxýlinu sem er hluti af metoxíði skipt út fyrir annan hluta af hýdroxýprópýl afurðinni, byggingarformúlan er [C6H7O2 (OH) 3-MN (OCH3) M [OCH2CH (OH) CH3] N] X og hýdroxýetýl metýl sellulósaeter HEmc, sem er mikið notaður og seldur á markaðnum.
Frá leysni má skipta í jónískan og ójónískan gerð. Vatnsleysanlegur ójónískur sellulósaeter er aðallega samsettur úr alkýleter og hýdroxýlalkýleter af tveimur gerðum. Jónískt Cmc er aðallega notað í tilbúnum þvottaefnum, textíl, prentun, matvælum og olíuvinnslu. Ójónískt MC, HPmc, HEmc og fleira eru aðallega notuð í byggingarefnum, latexhúðun, lyfjum, daglegri efnafræði og öðrum þáttum. Sem þykkingarefni, vatnsheldandi efni, stöðugleikaefni, dreifiefni og filmumyndandi efni.
Vatnsgeymslur sellulósaeters
Í framleiðslu byggingarefna, sérstaklega þurrblönduðu múrsteini, gegnir sellulósaeter ómissandi hlutverki, sérstaklega í framleiðslu á sérstökum múrsteini (breyttum múrsteini), er ómissandi hluti.
Mikilvægt hlutverk vatnsleysanlegs sellulósaeters í múrsteini hefur aðallega þrjá þætti, annars vegar framúrskarandi vatnsheldni, hins vegar áhrif á áferð og þixótrópíu múrsteinsins og hins vegar víxlverkun þess við sement.
Vatnsheldni sellulósaeters fer eftir vatnsdrægni, samsetningu múrsins, þykkt múrlagsins, vatnsþörf múrsins og þéttingartíma þéttiefnisins. Vatnsheldni sellulósaeters stafar af leysni og ofþornun sellulósaeters sjálfs. Það er vel þekkt að sellulósa sameindakeðjur, þótt þær innihaldi mikið af mjög vökvuðum OH hópum, eru óleysanlegar í vatni vegna mjög kristallaðrar uppbyggingar sinnar. Vökvunarhæfni hýdroxýlhópa ein og sér er ekki nóg til að standa straum af sterkum vetnistengjum milli sameinda og van der Waals krafta. Þegar staðgenglar eru settir inn í sameindakeðjuna eyðileggja ekki aðeins staðgengirnir vetnistengin heldur rofna einnig vetnistengin milli keðjunnar vegna þess að staðgenglar festast á milli aðliggjandi keðja. Því stærri sem staðgengirnir eru, því meiri er fjarlægðin milli sameindanna. Því meiri sem eyðilegging vetnistengjanna verður, sellulósagrindin þenst út, lausnin í sellulósaeternum verður vatnsleysanleg og seigjulausn myndast. Þegar hitastigið hækkar minnkar vökvun fjölliðunnar og vatnið á milli keðjanna er rekið út. Þegar ofþornunaráhrifin eru nægjanleg byrja sameindirnar að safnast saman og gelið myndar þrívítt net. Þættir sem hafa áhrif á vatnsheldni múrsteins eru meðal annars seigja sellulósaetersins, skammtur, fínleiki agna og notkunarhiti.
Því meiri sem seigja sellulósaetersins er, því betri er vatnsheldni hans og seigja fjölliðulausnarinnar. Mólþungi (fjölliðunarstig) fjölliðunnar er einnig ákvarðaður af lengd og formgerð sameindabyggingar keðjunnar og dreifing fjölda staðgengla hefur bein áhrif á seigjubilið. [eta] = Km alfa
Innri seigja fjölliðulausna
M mólþungi fjölliðu
Einkennisstuðull α fjölliðu
K seigjulausnarstuðull
Seigja fjölliðulausnar fer eftir mólþunga fjölliðunnar. Seigja og styrkur sellulósaeterlausna tengjast ýmsum notkunarsviðum. Þess vegna hefur hver sellulósaeter margar mismunandi seigjuforskriftir, og seigjustjórnun er einnig aðallega með niðurbroti basískrar sellulósa, þ.e. með því að brjóta niður sellulósasameindakeðjuna.
Hvað varðar agnastærð, því fínni sem agnirnar eru, því betri vatnsheldni. Stórar agnir af sellulósaeter sem komast í snertingu við vatn leysast strax upp á yfirborðinu og mynda hlaup sem vefur efnið um til að koma í veg fyrir að vatnssameindir haldi áfram að komast inn. Stundum getur langvarandi hrærsla ekki leitt til jafnrar dreifingar og myndar drullulaga flokkunarlausn eða kekk. Leysni sellulósaeters er einn af þáttunum sem hafa áhrif á val á sellulósaeter.
Þykking og þixótrópía sellulósaeters
Önnur áhrif sellulósaeters – þykknun – eru háð: fjölliðunargráðu sellulósaeters, styrk lausnarinnar, klippihraða, hitastigi og öðrum skilyrðum. Gelmyndunareiginleikar lausnarinnar eru einstakir fyrir alkýlsellulósa og breyttar afleiður hennar. Gelmyndunareiginleikar tengjast skiptingargráðu, styrk lausnarinnar og aukefnum. Fyrir hýdroxýlalkýlbreyttar afleiður eru geleiginleikar einnig tengdir breytingagráðu hýdroxýlalkýls. Fyrir lausn með lága seigjuþéttni MC og HPmc er hægt að búa til 10%-15% styrklausn, fyrir meðalseigju MC og HPmc er hægt að búa til 5%-10% lausn og fyrir háa seigju MC og HPmc er aðeins hægt að búa til 2%-3% lausn, og venjulega er seigja sellulósaeters einnig flokkuð eftir 1%-2% lausn. Skilvirkni sellulósaeters með háa mólþunga, sama styrk lausnarinnar, mismunandi mólþunga fjölliður hafa mismunandi seigju, seigju og mólþunga má tákna á eftirfarandi hátt, [η]=2,92×10-2 (DPn) 0,905, DPn er meðal fjölliðunargráðu háa. Lágsameindaþungi sellulósaeter þarf að bæta við meira magni til að ná tilætluðum seigju. Seigjan er minna háð skerhraða, en mikil seigja þarf að bæta við minna magni og seigjan fer eftir þykkingarvirkni. Þess vegna, til að ná ákveðinni áferð, þarf að tryggja ákveðið magn af sellulósaeter (styrk lausnarinnar) og seigju lausnarinnar. Gelmyndunarhitastig lausnarinnar lækkar línulega með aukningu á styrk lausnarinnar og gelmyndun á sér stað við stofuhita eftir að ákveðnum styrk hefur verið náð. HPmc hefur háan gelmyndunarstyrk við stofuhita.
Einnig er hægt að aðlaga samkvæmnina með því að velja agnastærð og sellulósaeter með mismunandi breytingastigum. Svokölluð breyting er innleiðing hýdroxýlalkýlhóps með ákveðnu skiptingarstigi á beinagrind MC. Með því að breyta hlutfallslegum skiptigildum tveggja skiptihópa, þ.e. hlutfallslegum skiptigildum DS og MS fyrir metoxý- og hýdroxýlhópa. Ýmsir eiginleikar sellulósaeters eru nauðsynlegir með því að breyta hlutfallslegum skiptigildum tveggja gerða skiptihópa.
Sambandið milli áferðar og breytinga. Á mynd 5 hefur viðbót sellulósaeters áhrif á vatnsnotkun múrsteins og breytir vatns-bindiefnishlutfalli vatns og sements, sem er þykkingaráhrifin. Því hærri sem skammturinn er, því meiri er vatnsnotkunin.
Sellulósaeterar sem notaðir eru í duftkennd byggingarefni verða að leysast hratt upp í köldu vatni og veita kerfinu rétta áferð. Ef tiltekinn skerhraði er enn flokkunarkenndur og kolloidal er það undirgefni eða léleg gæði vara.
Einnig er gott línulegt samband milli áferðar sementsblöndu og skammts sellulósaeters. Sellulósaeter getur aukið seigju steypuhræru til muna, því meiri sem skammturinn er, því augljósari eru áhrifin.
Vatnslausn af sellulósaeter með mikilli seigju hefur mikla þixótrópí, sem er einn af einkennum sellulósaeters. Vatnslausnir af Mc-gerð fjölliðum hafa yfirleitt gerviplastískan, ekki-þixótrópískan flæðieiginleika undir gelhitastigi þeirra, en Newtonsflæðiseiginleika við lágan skerhraða. Gerviplastík eykst með aukinni mólþyngd eða styrk sellulósaeters og er óháð gerð og stigi skiptihópsins. Þess vegna sýna sellulósaeterar með sama seigjuflokki, hvort sem þeir eru MC, HPmc eða HEmc, alltaf sömu seigjueiginleika svo lengi sem styrkur og hitastig haldast stöðugt. Þegar hitastigið hækkar myndast byggingargel og mikil þixótrópísk flæði á sér stað. Sellulósaeterar með mikla styrk og litla seigju sýna þixótrópí jafnvel undir gelhitastigi. Þessi eiginleiki er mjög gagnlegur fyrir smíði byggingarmúrs til að aðlaga flæði hans og flæðisfestingareiginleika. Það þarf að útskýra hér að því hærri sem seigja sellulósaetersins er, því betri er vatnsheldni þess, en því hærri sem seigjan er, því hærri er hlutfallsleg mólþungi sellulósaetersins, sem samsvarar minnkun á leysni hans, sem hefur neikvæð áhrif á þéttni múrefnisins og byggingareiginleika. Því hærri sem seigjan er, því augljósari eru þykkingaráhrif múrefnisins, en þetta er ekki alveg hlutfallslegt samband. Sumir sem hafa lága seigju en breytt sellulósaeter hafa betri eiginleika til að bæta byggingarstyrk blauts múrefnis, og með aukinni seigju batnar vatnsheldni sellulósaetersins.
Birtingartími: 30. mars 2022