Selulosa eter ialah polimer sintetik yang diperbuat daripada selulosa semula jadi sebagai bahan mentah melalui pengubahsuaian kimia. Selulosa eter ialah terbitan selulosa semula jadi, penghasilan selulosa eter dan polimer sintetik adalah berbeza, bahan paling asasnya ialah selulosa, sebatian polimer semula jadi. Disebabkan oleh kekhususan struktur selulosa semula jadi, selulosa itu sendiri tidak mempunyai keupayaan untuk bertindak balas dengan agen pengeter. Tetapi selepas rawatan agen pembengkakan, ikatan hidrogen yang kuat antara rantai dan rantai molekul telah musnah, dan aktiviti kumpulan hidroksil dilepaskan ke dalam selulosa alkali dengan keupayaan tindak balas, dan selulosa eter diperoleh melalui tindak balas agen pengeter — kumpulan OH ke dalam kumpulan — OR.
Sifat-sifat eter selulosa bergantung pada jenis, bilangan dan taburan substituen. Pengelasan eter selulosa juga berdasarkan jenis substituen, tahap eterifikasi, keterlarutan dan aplikasi berkaitan yang boleh dikelaskan. Mengikut jenis substituen pada rantai molekul, ia boleh dibahagikan kepada eter tunggal dan eter campuran. MC biasanya digunakan sebagai eter tunggal, manakala HPmc ialah eter campuran. Metil selulosa eter MC ialah unit glukosa selulosa semula jadi pada hidroksil yang digantikan dengan metoksida dengan formula struktur produk [CO H7O2 (OH) 3-H (OCH3) H] X, hidroksipropil metil selulosa eter HPmc ialah unit pada hidroksil yang merupakan sebahagian daripada metoksida yang digantikan, bahagian lain daripada produk hidroksipropil yang digantikan. Formula strukturnya ialah [C6H7O2 (OH) 3-MN (OCH3) M [OCH2CH (OH) CH3] N] X dan hidroksietil metil selulosa eter HEmc, yang digunakan secara meluas dan dijual di pasaran.
Dari segi keterlarutan, ia boleh dibahagikan kepada jenis ionik dan jenis bukan ionik. Eter selulosa bukan ionik yang larut dalam air terutamanya terdiri daripada dua siri alkil eter dan hidroksil alkil eter. Cmc ionik terutamanya digunakan dalam detergen sintetik, tekstil, percetakan, makanan dan eksploitasi petroleum. MC bukan ionik, HPmc, HEmc dan lain-lain terutamanya digunakan dalam bahan binaan, salutan lateks, perubatan, kimia harian dan aspek lain. Sebagai agen pemekat, agen pengekalan air, penstabil, penyebar, agen pembentuk filem.
Pengekalan air eter selulosa
Dalam pengeluaran bahan binaan, terutamanya mortar campuran kering, eter selulosa memainkan peranan yang tidak dapat digantikan, terutamanya dalam pengeluaran mortar khas (mortar yang diubah suai), merupakan bahagian yang sangat penting.
Peranan penting eter selulosa larut air dalam mortar terutamanya mempunyai tiga aspek, satu ialah keupayaan pengekalan air yang sangat baik, yang kedua ialah pengaruh konsistensi mortar dan tiksotropi, dan yang ketiga ialah interaksi dengan simen.
Pengekalan air eter selulosa bergantung kepada asas hidroskopisiti, komposisi mortar, ketebalan lapisan mortar, permintaan air mortar, dan masa pemeluwapan bahan pemeluwapan. Pengekalan air eter selulosa datang daripada keterlarutan dan dehidrasi eter selulosa itu sendiri. Telah diketahui umum bahawa rantai molekul selulosa, walaupun mengandungi sebilangan besar kumpulan OH yang sangat terhidrat, tidak larut dalam air kerana strukturnya yang sangat kristal. Keupayaan penghidratan kumpulan hidroksil sahaja tidak mencukupi untuk menampung ikatan hidrogen antara molekul yang kuat dan daya van der Waals. Apabila substituen diperkenalkan ke dalam rantai molekul, bukan sahaja substituen memusnahkan rantai hidrogen, tetapi juga ikatan hidrogen antara rantai diputuskan kerana penggabungan substituen antara rantai bersebelahan. Semakin besar substituen, semakin besar jarak antara molekul. Semakin besar kesan pemusnahan ikatan hidrogen, pengembangan kekisi selulosa, larutan ke dalam eter selulosa menjadi larut dalam air, pembentukan larutan kelikatan tinggi. Apabila suhu meningkat, penghidratan polimer berkurangan dan air di antara rantai dihalau keluar. Apabila kesan penyahhidratan mencukupi, molekul-molekul mula mengagregat dan gel terlipat dalam rangkaian tiga dimensi. Faktor-faktor yang mempengaruhi pengekalan air mortar termasuk kelikatan eter selulosa, dos, kehalusan zarah dan suhu perkhidmatan.
Semakin tinggi kelikatan eter selulosa, semakin baik prestasi pengekalan air, kelikatan larutan polimer. Berat molekul (darjah pempolimeran) polimer juga ditentukan oleh panjang dan morfologi struktur molekul rantai, dan taburan bilangan substituen secara langsung mempengaruhi julat kelikatan. [eta] = Km alpha
Kelikatan intrinsik larutan polimer
Berat molekul polimer M
pemalar ciri polimer α
Pekali larutan kelikatan K
Kelikatan larutan polimer bergantung pada berat molekul polimer. Kelikatan dan kepekatan larutan eter selulosa berkaitan dengan pelbagai aplikasi. Oleh itu, setiap eter selulosa mempunyai banyak spesifikasi kelikatan yang berbeza, pengawalaturan kelikatan juga terutamanya melalui degradasi selulosa alkali, iaitu patah rantai molekul selulosa untuk dicapai.
Bagi saiz zarah, semakin halus zarah tersebut, semakin baik pengekalan airnya. Zarah-zarah besar selulosa eter yang bersentuhan dengan air akan segera larut dan membentuk gel untuk membalut bahan tersebut bagi mengelakkan molekul air daripada terus meresap. Kadangkala pengadukan yang lama tidak dapat tersebar secara sekata sehingga larut, menyebabkan pembentukan larutan flokulen atau aglomerat yang berlumpur. Keterlarutan selulosa eter adalah salah satu faktor untuk memilih selulosa eter.
Penebalan dan tiksotropi eter selulosa
Kesan kedua eter selulosa – penebalan bergantung kepada: darjah pempolimeran eter selulosa, kepekatan larutan, kadar ricih, suhu dan keadaan lain. Sifat gelasi larutan adalah unik kepada alkil selulosa dan derivatif yang diubah suai. Ciri-ciri gelasi berkaitan dengan darjah penggantian, kepekatan larutan dan bahan tambahan. Bagi derivatif hidroksil alkil yang diubah suai, sifat gel juga berkaitan dengan darjah pengubahsuaian hidroksil alkil. Bagi kepekatan larutan MC dan HPmc kelikatan rendah, larutan kepekatan 10%-15% boleh disediakan, MC dan HPmc kelikatan sederhana boleh disediakan, larutan 5%-10% dan MC dan HPmc kelikatan tinggi hanya boleh disediakan dengan larutan 2%-3%, dan biasanya kelikatan eter selulosa juga digredkan dengan larutan 1%-2%. Kecekapan pemekat eter selulosa berat molekul tinggi, kepekatan larutan yang sama, polimer berat molekul yang berbeza mempunyai kelikatan yang berbeza, kelikatan dan berat molekul boleh dinyatakan seperti berikut, [η]=2.92×10-2 (DPn) 0.905, DPn ialah purata darjah pempolimeran yang tinggi. Eter selulosa berat molekul rendah perlu ditambah lebih banyak untuk mencapai kelikatan sasaran. Kelikatannya kurang bergantung pada kadar ricih, kelikatan yang tinggi untuk mencapai kelikatan sasaran, jumlah yang diperlukan untuk menambah kurang, kelikatan bergantung pada kecekapan penebalan. Oleh itu, untuk mencapai konsistensi tertentu, sejumlah eter selulosa (kepekatan larutan) dan kelikatan larutan mesti dijamin. Suhu gelasi larutan menurun secara linear dengan peningkatan kepekatan larutan, dan gelasi berlaku pada suhu bilik selepas mencapai kepekatan tertentu. HPmc mempunyai kepekatan gelasi yang tinggi pada suhu bilik.
Ketekalan juga boleh diselaraskan dengan memilih saiz zarah dan eter selulosa dengan darjah pengubahsuaian yang berbeza. Pengubahsuaian yang dipanggil ialah pengenalan kumpulan hidroksil alkil dalam darjah penggantian tertentu pada struktur rangka MC. Dengan mengubah nilai penggantian relatif dua substituen, iaitu nilai penggantian relatif DS dan MS bagi kumpulan metoksi dan hidroksil. Pelbagai sifat eter selulosa diperlukan dengan mengubah nilai penggantian relatif dua jenis substituen.
hubungan antara ketekalan dan pengubahsuaian. Dalam Rajah 5, penambahan eter selulosa mempengaruhi penggunaan air mortar dan mengubah nisbah air-pengikat air dan simen, iaitu kesan pemekatan. Lebih tinggi dos, lebih banyak penggunaan air.
Eter selulosa yang digunakan dalam bahan binaan serbuk mesti larut dengan cepat dalam air sejuk dan memberikan sistem konsistensi yang betul. Jika kadar ricih yang diberikan masih flokulen dan koloid, ia adalah produk yang kurang berkualiti atau berkualiti rendah.
Terdapat juga hubungan linear yang baik antara konsistensi buburan simen dan dos eter selulosa, eter selulosa boleh meningkatkan kelikatan mortar dengan ketara, semakin besar dos, semakin jelas kesannya.
Larutan akueus eter selulosa dengan kelikatan tinggi mempunyai tiksotropi yang tinggi, yang merupakan salah satu ciri eter selulosa. Larutan akueus polimer jenis Mc biasanya mempunyai kebendairan pseudoplastik dan bukan tiksotropik di bawah suhu gelnya, tetapi sifat aliran Newtonian pada kadar ricih yang rendah. Pseudoplastikiti meningkat dengan peningkatan berat molekul atau kepekatan eter selulosa dan tidak bergantung pada jenis dan darjah substituen. Oleh itu, eter selulosa dengan gred kelikatan yang sama, sama ada MC, HPmc atau HEmc, sentiasa menunjukkan sifat reologi yang sama selagi kepekatan dan suhu kekal malar. Apabila suhu meningkat, gel struktur terbentuk dan aliran tiksotropik yang tinggi berlaku. Eter selulosa dengan kepekatan tinggi dan kelikatan rendah mempamerkan tiksotropi walaupun di bawah suhu gel. Sifat ini sangat bermanfaat untuk pembinaan mortar bangunan untuk melaraskan aliran dan sifat gantung alirannya. Perlu dijelaskan di sini bahawa semakin tinggi kelikatan eter selulosa, semakin baik pengekalan air, tetapi semakin tinggi kelikatannya, semakin tinggi berat molekul relatif eter selulosa, pengurangan keterlarutannya yang sepadan, yang mempunyai kesan negatif terhadap kepekatan mortar dan prestasi pembinaan. Semakin tinggi kelikatan, semakin jelas kesan penebalan mortar, tetapi ia bukanlah hubungan berkadar sepenuhnya. Sesetengah kelikatan rendah, tetapi eter selulosa yang diubah suai dalam meningkatkan kekuatan struktur mortar basah mempunyai prestasi yang lebih cemerlang, dengan peningkatan kelikatan, pengekalan air eter selulosa bertambah baik.
Masa siaran: 30 Mac 2022