Cellulose-ether is een polymeerverbinding die via een etherificatieproces uit natuurlijke cellulose wordt gesynthetiseerd en een uitstekend verdikkingsmiddel en waterbindend middel is.
Onderzoeksachtergrond
Cellulose-ethers worden de laatste jaren veelvuldig gebruikt in droge mortel. De meest gebruikte varianten zijn niet-ionische cellulose-ethers, waaronder methylcellulose-ether (MC), hydroxyethylcellulose-ether (HEC), hydroxyethylcellulose-ether-methylcellulose-ether (HEMC) en hydroxypropylmethylcellulose-ether (HPMC). Momenteel is er weinig literatuur beschikbaar over de meetmethode voor de viscositeit van cellulose-etheroplossingen. In ons land zijn er slechts enkele normen en monografieën die een testmethode voor de viscositeit van cellulose-etheroplossingen voorschrijven.
De bereidingsmethode van een cellulose-etheroplossing
Bereiding van een methylcellulose-etheroplossing
Methylcellulose-ethers verwijzen naar cellulose-ethers die methylgroepen in het molecuul bevatten, zoals MC, HEMC en HPMC. Door de hydrofobiciteit van de methylgroep vertonen cellulose-etheroplossingen met methylgroepen thermische geleereigenschappen, wat betekent dat ze onoplosbaar zijn in heet water bij een temperatuur hoger dan hun geleertemperatuur (ongeveer 60-80 °C). Om te voorkomen dat de cellulose-etheroplossing agglomeraten vormt, moet het water tot boven de geleertemperatuur (ongeveer 80-90 °C) worden verwarmd, waarna het cellulose-etherpoeder aan het hete water wordt toegevoegd en geroerd om het te dispergeren. Blijf roeren en laat afkoelen tot de gewenste temperatuur. Op deze manier kan een homogene cellulose-etheroplossing worden bereid.
Oplosbaarheidseigenschappen van niet-oppervlaktebehandelde methylcellulose-bevattende ethers
Om agglomeratie van cellulose-ether tijdens het oplossen te voorkomen, voeren fabrikanten soms een chemische oppervlaktebehandeling uit op poedervormige cellulose-etherproducten om de oplostijd te vertragen. Het oplosproces vindt plaats nadat de cellulose-ether volledig is gedispergeerd, waardoor deze direct in koud water met een neutrale pH-waarde kan worden opgelost zonder agglomeraten te vormen. Hoe hoger de pH-waarde van de oplossing, hoe korter de oplostijd van de cellulose-ether met vertraagde oplosbaarheid. Het verhogen van de pH-waarde van de oplossing is daarom noodzakelijk. Alkaliteit heft de vertraagde oplosbaarheid van de cellulose-ether op, waardoor de cellulose-ether tijdens het oplossen agglomeraten vormt.
Oplosbaarheidseigenschappen van oppervlaktebehandelde methylcellulose-bevattende ethers
Bereiding van een hydroxyethylcellulose-etheroplossing
Hydroxyethylcellulose-ether (HEC) heeft niet de eigenschap van thermische gelering; daarom zal HEC zonder oppervlaktebehandeling ook agglomeraten vormen in heet water. Fabrikanten voeren over het algemeen een chemische oppervlaktebehandeling uit op HEC-poeder om de oplosbaarheid te vertragen, zodat het direct in koud water met een neutrale pH-waarde kan worden gedispergeerd zonder agglomeraten te vormen. Ook in een sterk alkalische oplossing kan HEC agglomeraten vormen als gevolg van vertraagd oplosbaarheidsverlies. Omdat de cementmortel na hydratatie alkalisch is en de pH-waarde van de oplossing tussen 12 en 13 ligt, lost de oppervlaktebehandelde cellulose-ether in de cementmortel ook zeer snel op.
Oplosbaarheidseigenschappen van oppervlaktebehandeld HEC
Conclusie en analyse
1. Verspreidingsproces
Om nadelige effecten op de testtijd als gevolg van de langzame oplossing van oppervlaktebehandelingsstoffen te voorkomen, wordt aanbevolen om heet water te gebruiken voor de voorbereiding.
2. Koelproces
Cellulose-etheroplossingen moeten worden geroerd en op kamertemperatuur worden gekoeld om de afkoelsnelheid te verlagen, wat langere testtijden vereist.
3. Roerproces
Nadat de cellulose-ether aan het hete water is toegevoegd, moet er goed geroerd worden. Wanneer de watertemperatuur onder de geleertemperatuur zakt, begint de cellulose-ether op te lossen en wordt de oplossing geleidelijk stroperig. Op dat moment moet de roersnelheid worden verlaagd. Nadat de oplossing een bepaalde viscositeit heeft bereikt, moet deze meer dan 10 uur rusten totdat de belletjes langzaam naar het oppervlak stijgen, barsten en verdwijnen.
Luchtbellen in een cellulose-etheroplossing
4. Hydratatieproces
De hoeveelheid cellulose-ether en water moet nauwkeurig worden afgemeten, en probeer niet te wachten tot de oplossing een hogere viscositeit bereikt voordat u water toevoegt.
5. Viscositeitstest
Vanwege de thixotropie van cellulose-etheroplossingen zal het inbrengen van de rotor in de rotatieviscometer tijdens een viscositeitsmeting de oplossing verstoren en de meetresultaten beïnvloeden. Daarom moet de oplossing na het inbrengen van de rotor 5 minuten in de oplossing blijven staan voordat de meting wordt uitgevoerd.
Geplaatst op: 22 maart 2023