Eteri i celulozës është një polimer sintetik i bërë nga celuloza natyrale si lëndë e parë me anë të modifikimit kimik. Eteri i celulozës është një derivat i celulozës natyrale, prodhimi i eterit të celulozës dhe polimerit sintetik është i ndryshëm, materiali i tij më themelor është celuloza, komponimet polimerike natyrore. Për shkak të veçantisë së strukturës së celulozës natyrore, vetë celuloza nuk ka aftësinë të reagojë me agjentin eterifikues. Por pas trajtimit të agjentit të fryrjes, lidhjet e forta hidrogjenore midis zinxhirëve molekularë dhe zinxhirëve u shkatërruan, dhe aktiviteti i grupit hidroksil u çlirua në celulozë alkaline me aftësi reagimi, dhe eteri i celulozës u mor përmes reagimit të agjentit eterifikues - grupit OH në - grupit OR.
Vetitë e etereve të celulozës varen nga lloji, numri dhe shpërndarja e zëvendësuesve. Klasifikimi i eterit të celulozës bazohet gjithashtu në llojin e zëvendësuesve, shkallën e eterifikimit, tretshmërinë dhe aplikimet përkatëse. Sipas llojit të zëvendësuesve në zinxhirin molekular, ai mund të ndahet në eter të vetëm dhe eter të përzier. MC zakonisht përdoret si një eter i vetëm, ndërsa HPmc është një eter i përzier. Eteri i metilcelulozës MC është një njësi natyrale e glukozës së celulozës në hidroksil është metoksid i zëvendësuar nga formula e strukturës së produktit [CO H7O2 (OH) 3-H (OCH3) H] X, eteri i hidroksipropil metilcelulozës HPmc është një njësi në hidroksil është pjesë e metoksidit të zëvendësuar, një pjesë tjetër e produktit të hidroksipropilit të zëvendësuar. Formula strukturore është [C6H7O2 (OH) 3-MN (OCH3) M [OCH2CH (OH) CH3] N] X dhe hidroksietil metilcelulozë eter HEmc, i cili përdoret dhe shitet gjerësisht në treg.
Nga tretshmëria mund të ndahet në llojin jonik dhe llojin jo-jonik. Eteri jo-jonik i celulozës i tretshëm në ujë përbëhet kryesisht nga eter alkil dhe eter hidroksil alkil, dy seri variantesh. Cmc jonik përdoret kryesisht në detergjentë sintetikë, tekstile, shtypje, ushqim dhe shfrytëzimin e naftës. MC jo-jonik, HPmc, HEmc dhe të tjera përdoren kryesisht në materiale ndërtimi, veshje lateksi, mjekësi, kimi të përditshme dhe aspekte të tjera. Si agjent trashës, agjent mbajtës uji, stabilizues, shpërndarës, agjent formues filmi.
Mbajtja e ujit të eterit të celulozës
Në prodhimin e materialeve të ndërtimit, veçanërisht të llaçit të thatë të përzier, eteri i celulozës luan një rol të pazëvendësueshëm, veçanërisht në prodhimin e llaçit special (llaçit të modifikuar), i cili është një pjesë e domosdoshme.
Roli i rëndësishëm i eterit të celulozës së tretshme në ujë në llaç ka kryesisht tre aspekte, njëri është aftësia e shkëlqyer për të mbajtur ujin, i dyti është ndikimi i konsistencës dhe tiksotropisë së llaçit, dhe i treti është bashkëveprimi me çimenton.
Mbajtja e ujit në eterin e celulozës varet nga baza e hidroskopisë, përbërja e llaçit, trashësia e shtresës së llaçit, kërkesa për ujë të llaçit, koha e kondensimit të materialit të kondensimit. Mbajtja e ujit në eterin e celulozës vjen nga tretshmëria dhe dehidratimi i vetë eterit të celulozës. Dihet mirë që zinxhirët molekularë të celulozës, megjithëse përmbajnë një numër të madh grupesh OH shumë të hidratuara, janë të patretshëm në ujë për shkak të strukturës së tyre shumë kristalore. Aftësia e hidratimit e grupeve hidroksil vetëm nuk është e mjaftueshme për të paguar për lidhjet e forta ndërmolekulare të hidrogjenit dhe forcat van der Waals. Kur zëvendësuesit futen në zinxhirin molekular, jo vetëm që zëvendësuesit shkatërrojnë zinxhirin e hidrogjenit, por edhe lidhjet hidrogjenore ndërzinxhirore prishen për shkak të ngjitjes së zëvendësuesve midis zinxhirëve ngjitur. Sa më të mëdhenj të jenë zëvendësuesit, aq më e madhe është distanca midis molekulave. Sa më i madh të jetë shkatërrimi i efektit të lidhjes së hidrogjenit, zgjerimi i rrjetës së celulozës, tretësira në eterin e celulozës bëhet e tretshme në ujë, duke formuar një tretësirë me viskozitet të lartë. Ndërsa temperatura rritet, hidratimi i polimerit zvogëlohet dhe uji midis zinxhirëve dëbohet. Kur efekti dehidratues është i mjaftueshëm, molekulat fillojnë të grumbullohen dhe xheli paloset në një rrjet tredimensional. Faktorët që ndikojnë në mbajtjen e ujit të llaçit përfshijnë viskozitetin e eterit të celulozës, dozën, imtësinë e grimcave dhe temperaturën e shërbimit.
Sa më i madh të jetë viskoziteti i eterit të celulozës, aq më i mirë është performanca e mbajtjes së ujit, aq më i lartë është viskoziteti i tretësirës së polimerit. Pesha molekulare (shkalla e polimerizimit) e polimerit përcaktohet gjithashtu nga gjatësia dhe morfologjia e strukturës molekulare të zinxhirit, dhe shpërndarja e numrit të zëvendësuesve ndikon drejtpërdrejt në diapazonin e viskozitetit. [eta] = Km alfa
Viskoziteti i brendshëm i tretësirave polimerike
Pesha molekulare e polimerit M
konstantja karakteristike e polimerit α
Koeficienti i viskozitetit të tretësirës K
Viskoziteti i tretësirës polimerike varet nga pesha molekulare e polimerit. Viskoziteti dhe përqendrimi i tretësirave të eterit të celulozës lidhen me aplikime të ndryshme. Prandaj, çdo eter celuloze ka shumë specifikime të ndryshme të viskozitetit, rregullimi i viskozitetit bëhet kryesisht nëpërmjet degradimit të celulozës alkaline, përkatësisht nëpërmjet thyerjes së zinxhirit molekular të celulozës.
Për sa i përket madhësisë së grimcave, sa më e imët të jetë grimca, aq më mirë mbahet uji. Grimcat e mëdha të eterit të celulozës në kontakt me ujin, sipërfaqja e tyre tretet menjëherë dhe formon një xhel që mbështjell materialin, duke parandaluar depërtimin e vazhdueshëm të molekulave të ujit. Ndonjëherë, përzierja për një kohë të gjatë nuk mund ta shpërndajë në mënyrë të barabartë tretjen, duke formuar një tretësirë të baltosur ose aglomerat. Tretshmëria e eterit të celulozës është një nga faktorët për të zgjedhur eterin e celulozës.
Trashja dhe tiksotropia e eterit të celulozës
Efekti i dytë i eterit të celulozës - trashja varet nga: shkalla e polimerizimit të eterit të celulozës, përqendrimi i tretësirës, shkalla e prerjes, temperatura dhe kushte të tjera. Vetia e xhelatinizimit të tretësirës është unike për alkil celulozën dhe derivatet e saj të modifikuara. Karakteristikat e xhelatinizimit lidhen me shkallën e zëvendësimit, përqendrimin e tretësirës dhe aditivët. Për derivatet e modifikuara të hidroksil alkilit, vetitë e xhelit lidhen gjithashtu me shkallën e modifikimit të hidroksil alkilit. Për tretësirën, përqendrimi i MC dhe HPmc me viskozitet të ulët mund të përgatitet me tretësirë me përqendrim 10%-15%, MC dhe HPmc me viskozitet të mesëm mund të përgatiten me tretësirë 5%-10% dhe MC dhe HPmc me viskozitet të lartë mund të përgatiten vetëm me tretësirë 2%-3%, dhe zakonisht viskoziteti i eterit të celulozës gradohet gjithashtu me tretësirë 1%-2%. Efikasiteti i trashësit të eterit të celulozës me peshë të lartë molekulare, i njëjti përqendrim i tretësirës, polimerët me peshë të ndryshme molekulare kanë viskozitet të ndryshëm, viskoziteti dhe pesha molekulare mund të shprehen si më poshtë, [η]=2.92×10-2 (DPn) 0.905, DPn është shkalla mesatare e polimerizimit e lartë. Eter celuloze me peshë të ulët molekulare për të shtuar më shumë për të arritur viskozitetin e synuar. Viskoziteti i tij varet më pak nga shpejtësia e prerjes, viskoziteti i lartë për të arritur viskozitetin e synuar, sasia e nevojshme për të shtuar më pak, viskoziteti varet nga efikasiteti i trashjes. Prandaj, për të arritur një qëndrueshmëri të caktuar, duhet të garantohet një sasi e caktuar e eterit celuloz (përqendrimi i tretësirës) dhe viskoziteti i tretësirës. Temperatura e xhelatinizimit të tretësirës ulet linearisht me rritjen e përqendrimit të tretësirës, dhe xhelatinizimi ndodh në temperaturën e dhomës pas arritjes së një përqendrimi të caktuar. HPmc ka një përqendrim të lartë xhelatinizimi në temperaturën e dhomës.
Konsistenca mund të rregullohet edhe duke zgjedhur madhësinë e grimcave dhe eterët e celulozës me shkallë të ndryshme modifikimi. I ashtuquajturi modifikim është futja e një grupi hidroksil alkil në një shkallë të caktuar zëvendësimi në strukturën skeletore të MC. Duke ndryshuar vlerat relative të zëvendësimit të dy zëvendësuesve, domethënë vlerat relative të zëvendësimit DS dhe MS të grupeve metoksi dhe hidroksil. Veti të ndryshme të eterit të celulozës kërkohen duke ndryshuar vlerat relative të zëvendësimit të dy llojeve të zëvendësuesve.
Marrëdhënia midis konsistencës dhe modifikimit. Në Figurën 5, shtimi i eterit të celulozës ndikon në konsumin e ujit të llaçit dhe ndryshon raportin ujë-lëndë lidhëse të ujit dhe çimentos, që është efekti i trashjes. Sa më e lartë doza, aq më shumë konsum uji.
Eteret e celulozës të përdorura në materialet pluhurore të ndërtimit duhet të treten shpejt në ujë të ftohtë dhe t'i sigurojnë sistemit konsistencën e duhur. Nëse një shpejtësi e caktuar e prerjes është ende flokulente dhe koloidale, atëherë është një produkt nën standard ose me cilësi të dobët.
Ekziston gjithashtu një marrëdhënie e mirë lineare midis konsistencës së slurit të çimentos dhe dozës së eterit të celulozës, eteri i celulozës mund të rrisë shumë viskozitetin e llaçit, sa më e madhe doza, aq më i dukshëm është efekti.
Tretësira ujore e eterit të celulozës me viskozitet të lartë ka tiksotropi të lartë, e cila është një nga karakteristikat e eterit të celulozës. Tretësirat ujore të polimereve të tipit Mc zakonisht kanë rrjedhshmëri pseudoplastike, jo-tiksotropike nën temperaturën e tyre të xhelit, por veti rrjedhjeje Njutoniane në shpejtësi të ulëta prerjeje. Pseudoplasticiteti rritet me rritjen e peshës molekulare ose përqendrimit të eterit të celulozës dhe është i pavarur nga lloji dhe shkalla e zëvendësuesit. Prandaj, eterët e celulozës me të njëjtën gradë viskoziteti, qoftë MC, HPmc ose HEmc, gjithmonë tregojnë të njëjtat veti reologjike për sa kohë që përqendrimi dhe temperatura mbeten konstante. Kur temperatura rritet, formohet xhel strukturor dhe ndodh rrjedhje e lartë tiksotropike. Eterët e celulozës me përqendrim të lartë dhe viskozitet të ulët shfaqin tiksotropi edhe nën temperaturën e xhelit. Kjo veti është me përfitim të madh për ndërtimin e llaçit të ndërtimit për të rregulluar rrjedhshmërinë e tij dhe vetinë e varjes në rrjedhje. Këtu duhet të shpjegohet se sa më i lartë të jetë viskoziteti i eterit të celulozës, aq më mirë mbahet uji, por sa më i lartë të jetë viskoziteti, aq më e lartë është pesha relative molekulare e eterit të celulozës, aq më e ulët është tretshmëria e tij përkatëse, gjë që ka një ndikim negativ në përqendrimin e llaçit dhe performancën e ndërtimit. Sa më i lartë të jetë viskoziteti, aq më i dukshëm është efekti i trashjes së llaçit, por nuk është një marrëdhënie e plotë proporcionale. Disa viskozitet të ulët, por eteri i celulozës i modifikuar në përmirësimin e forcës strukturore të llaçit të lagësht ka një performancë më të shkëlqyer, me rritjen e viskozitetit, mbajtja e ujit e eterit të celulozës përmirësohet.
Koha e postimit: 30 Mars 2022