Celluloseeter er en syntetisk polymer laget av naturlig cellulose som råmateriale ved kjemisk modifisering. Celluloseeter er et derivat av naturlig cellulose, og produksjonen av celluloseeter er forskjellig fra syntetisk polymer. Det mest grunnleggende materialet er cellulose, naturlige polymerforbindelser. På grunn av den spesielle naturlige cellulosestrukturen har cellulose i seg selv ingen evne til å reagere med eterifiseringsmiddel. Men etter behandling med svellemiddel ble de sterke hydrogenbindingene mellom molekylkjedene og kjedene ødelagt, og aktiviteten til hydroksylgruppen ble frigjort til alkalisk cellulose med reaksjonsevne, og celluloseeter ble oppnådd ved reaksjon av eterifiseringsmiddelet - OH-gruppen - til OR-gruppen.
Egenskapene til celluloseetere avhenger av type, antall og fordeling av substituenter. Klassifiseringen av celluloseeter er også basert på typen substituenter, foretringsgrad, løselighet og tilhørende anvendelse. I henhold til typen substituenter på molekylkjeden kan den deles inn i enkelteter og blandet eter. MC brukes vanligvis som en enkelteter, mens HPmc er en blandet eter. Metylcelluloseeter MC er en naturlig celluloseglukoseenhet på hydroksylen, som er metoksid erstattet av produktstrukturformelen [COH7O2(OH)3-H(OCH3)H]X, hydroksypropylmetylcelluloseeter HPmc er en enhet på hydroksylen, som er en del av metoksidet erstattet, en annen del av hydroksypropyl-erstatningsproduktet. Strukturformelen er [C6H7O2(OH)3-MN(OCH3)M[OCH2CH(OH)CH3]N]X og hydroksyetylmetylcelluloseeter HEmc, som er mye brukt og solgt på markedet.
Fra løselighet kan deles inn i ionisk type og ikke-ionisk type. Vannløselig ikke-ionisk celluloseeter består hovedsakelig av alkyleter og hydroksylalkyleter i to varianter. Ionisk Cmc brukes hovedsakelig i syntetiske vaskemidler, tekstiler, trykking, mat og petroleumsutvinning. Ikke-ionisk MC, HPmc, HEmc og andre brukes hovedsakelig i byggematerialer, lateksbelegg, medisin, daglig kjemi og andre aspekter. Som fortykningsmiddel, vannretensjonsmiddel, stabilisator, dispergeringsmiddel, filmdannende middel.
Vannretensjon i celluloseeter
I produksjonen av byggematerialer, spesielt tørrblandet mørtel, spiller celluloseeter en uerstattelig rolle, spesielt i produksjonen av spesialmørtel (modifisert mørtel), og er en uunnværlig del.
Den viktige rollen til vannløselig celluloseeter i mørtel har hovedsakelig tre aspekter, det ene er utmerket vannretensjonsevne, det andre er påvirkningen av mørtelkonsistens og tiksotropi, og det tredje er samspillet med sement.
Vannretensjonen til celluloseeter avhenger av hydroskopisiteten, mørtelens sammensetning, mørtellagets tykkelse, mørtelens vannbehov og kondensasjonstiden til kondensasjonsmaterialet. Vannretensjonen til celluloseeter kommer fra løseligheten og dehydreringen av selve celluloseeteren. Det er velkjent at cellulosemolekylkjeder, selv om de inneholder et stort antall høyhydrerte OH-grupper, er uløselige i vann på grunn av sin høykrystallinske struktur. Hydreringsevnen til hydroksylgruppene alene er ikke nok til å dekke de sterke intermolekylære hydrogenbindingene og van der Waals-kreftene. Når substituenter introduseres i molekylkjeden, ødelegger ikke bare substituentene hydrogenkjeden, men også hydrogenbindingene mellom kjedene brytes på grunn av kiling av substituenter mellom tilstøtende kjeder. Jo større substituentene er, desto større er avstanden mellom molekylene. Jo større ødeleggelsen av hydrogenbindingseffekten er, jo større utvidelse av cellulosegitteret, jo større blir løsningen i celluloseeteren, og jo mer vannløselig blir løsningen med høy viskositet. Når temperaturen stiger, reduseres hydreringen av polymeren, og vannet mellom kjedene drives ut. Når den dehydrerende effekten er tilstrekkelig, begynner molekylene å aggregere seg, og gelen folder seg ut i et tredimensjonalt nettverk. Faktorer som påvirker vannretensjonen til mørtel inkluderer celluloseeterens viskositet, dosering, partikkelfinhet og brukstemperatur.
Jo høyere viskositeten til celluloseeter er, desto bedre er vannretensjonsytelsen og viskositeten til polymerløsningen. Molekylvekten (polymerisasjonsgraden) til polymeren bestemmes også av lengden og morfologien til molekylstrukturen i kjeden, og fordelingen av antall substituenter påvirker direkte viskositetsområdet. [eta] = Km alfa
Intrinsisk viskositet av polymerløsninger
M polymermolekylvekt
α-polymerens karakteristiske konstant
K viskositetsløsningskoeffisient
Viskositeten til polymerløsningen avhenger av polymerens molekylvekt. Viskositeten og konsentrasjonen av celluloseeterløsninger er relatert til ulike bruksområder. Derfor har hver celluloseeter mange forskjellige viskositetsspesifikasjoner, og viskositetsregulering skjer også hovedsakelig gjennom nedbrytning av alkalisk cellulose, nemlig brudd i cellulosemolekylkjeden.
Når det gjelder partikkelstørrelse, jo finere partikkelen er, desto bedre er vannretensjonen. Store partikler av celluloseeter som kommer i kontakt med vann, løses umiddelbart opp på overflaten og danner en gel som omslutter materialet for å hindre at vannmolekylene fortsetter å trenge inn. Noen ganger kan lang omrøring ikke føre til jevn fordeling av oppløsningen, noe som fører til dannelse av en gjørmete flokkulerende løsning eller agglomerat. Løseligheten til celluloseeter er en av faktorene for valg av celluloseeter.
Fortykning og tiksotropi av celluloseeter
Den andre effekten av celluloseeter – fortykning – avhenger av: celluloseeterpolymerisasjonsgrad, løsningskonsentrasjon, skjærhastighet, temperatur og andre forhold. Geleringsegenskapene til løsningen er unike for alkylcellulose og dens modifiserte derivater. Geleringsegenskapene er relatert til substitusjonsgrad, løsningskonsentrasjon og tilsetningsstoffer. For hydroksylalkylmodifiserte derivater er gelenegenskapene også relatert til graden av hydroksylalkylmodifisering. For løsningskonsentrasjonen av lavviskøse MC og HPmc kan man fremstille en løsning med 10 %–15 % konsentrasjon, middelsviskøse MC og HPmc kan fremstilles med 5 %–10 % løsning, og høyviskøse MC og HPmc kan bare fremstilles med 2 %–3 % løsning, og vanligvis graderes viskositeten til celluloseeter også med 1 %–2 % løsning. Effektiviteten til celluloseeterfortykningsmidler med høy molekylvekt, samme løsningskonsentrasjon, polymerer med ulik molekylvekt har ulik viskositet, viskositet og molekylvekt kan uttrykkes som følger: [η]=2,92 × 10⁻² (DPn) 0,905, DPn er den gjennomsnittlige polymerisasjonsgraden for høy. Lavmolekylær celluloseeter må tilsettes mer for å oppnå målviskositeten. Viskositeten er mindre avhengig av skjærhastigheten, høy viskositet for å oppnå målviskositeten, mengden som trengs for å tilsette mindre, viskositeten avhenger av fortykningseffektiviteten. Derfor, for å oppnå en viss konsistens, må en viss mengde celluloseeter (konsentrasjon av løsningen) og løsningens viskositet garanteres. Geldannelsestemperaturen til løsningen avtar lineært med økningen av løsningens konsentrasjon, og geldannelsen skjer ved romtemperatur etter å ha nådd en viss konsentrasjon. HPmc har en høy geldannelseskonsentrasjon ved romtemperatur.
Konsistensen kan også justeres ved å velge partikkelstørrelse og celluloseetere med ulik grad av modifikasjon. Den såkalte modifikasjonen er introduksjonen av en hydroksylalkylgruppe i en viss grad av substitusjon på skjelettstrukturen til MC. Ved å endre de relative substitusjonsverdiene til de to substituentene, det vil si de relative substitusjonsverdiene for metoksy- og hydroksylgruppene i DS og MS. Ulike egenskaper ved celluloseeter kreves ved å endre de relative substitusjonsverdiene til to typer substituenter.
Forholdet mellom konsistens og modifikasjon. I figur 5 påvirker tilsetning av celluloseeter vannforbruket til mørtel og endrer vann-bindemiddelforholdet mellom vann og sement, som er den fortykkende effekten. Jo høyere dosering, desto mer vannforbruk.
Celluloseetere som brukes i pulverformige byggematerialer må løses opp raskt i kaldt vann og gi systemet riktig konsistens. Hvis en gitt skjærhastighet fortsatt er flokkulent og kolloidal, er det et produkt av dårlig kvalitet eller undermålskvalitet.
Det er også en god lineær sammenheng mellom sementblandingens konsistens og doseringen av celluloseeter. Celluloseeter kan øke viskositeten til mørtel betraktelig. Jo større dosering, desto tydeligere blir effekten.
Vandig celluloseeterløsning med høy viskositet har høy tiksotropi, som er en av egenskapene til celluloseeter. Vandige løsninger av Mc-type polymerer har vanligvis pseudoplastisk, ikke-tiksotropisk fluiditet under geltemperaturen, men Newtonske flytegenskaper ved lave skjærhastigheter. Pseudoplastisiteten øker med økningen av molekylvekt eller konsentrasjon av celluloseeter og er uavhengig av substituenttype og -grad. Derfor viser celluloseetere med samme viskositetsgrad, enten MC, HPmc eller HEmc, alltid de samme reologiske egenskapene så lenge konsentrasjonen og temperaturen forblir konstant. Når temperaturen øker, dannes strukturell gel og høy tiksotropisk flyt oppstår. Celluloseetere med høy konsentrasjon og lav viskositet viser tiksotropi selv under geltemperaturen. Denne egenskapen er til stor fordel for konstruksjonen av byggemørtel for å justere dens flyt og flythengende egenskaper. Det må forklares her at jo høyere viskositeten til celluloseeter er, desto bedre er vannretensjonen. Men jo høyere viskositeten er, desto høyere er den relative molekylvekten til celluloseeter, og dermed reduseres løseligheten tilsvarende. Dette har en negativ innvirkning på mørtelkonsentrasjonen og konstruksjonens ytelse. Jo høyere viskositeten er, desto tydeligere er mørtelens fortykningseffekt, men det er ikke et fullstendig proporsjonalt forhold. Noe modifisert celluloseeter med lav viskositet har bedre ytelse for å forbedre den strukturelle styrken til våt mørtel. Med økende viskositet forbedres celluloseeterens vannretensjon.
Publisert: 30. mars 2022