Целулозни етар је синтетички полимер направљен од природне целулозе као сировине хемијском модификацијом. Целулозни етар је дериват природне целулозе, производња целулозног етра и синтетичког полимера је другачија, његов најосновнији материјал је целулоза, природно полимерно једињење. Због специфичности структуре природне целулозе, сама целулоза нема способност реаговања са етерификујућим средством. Међутим, након третмана средством за бубрење, јаке водоничне везе између молекуларних ланаца и ланаца су уништене, а активност хидроксилне групе је ослобођена у алкалну целулозу са реакционим капацитетом, а целулозни етар је добијен реакцијом етерификујућег средства - OH група у - OR групу.
Особине целулозних етара зависе од врсте, броја и расподеле супституената. Класификација целулозних етара се такође заснива на врсти супституената, степену етерификације, растворљивости и сродној примени. Према врсти супституената на молекуларном ланцу, могу се поделити на појединачни етар и мешовити етар. MC се обично користи као појединачни етар, док је HPmc мешовити етар. Метил целулозни етар MC је природна јединица глукозе целулозе на хидроксилној групи, која је метоксид замењен производом структурне формуле [CO H7O2 (OH) 3-H (OCH3) H] X, хидроксипропил метил целулозни етар HPmc је јединица на хидроксилној групи која је део метоксида замењеног производом, а други део хидроксипропилног производа. Структурна формула је [C6H7O2 (OH) 3-MN (OCH3)M [OCH2CH (OH) CH3] N] X и хидроксиетил метил целулозни етар HEmc, који се широко користи и продаје на тржишту.
Према растворљивости, могу се поделити на јонски и нејонски тип. Нејонски целулозни етар растворљив у води углавном се састоји од две серије варијанти алкил етра и хидрокси алкил етра. Јонски Cmc се углавном користи у синтетичким детерџентима, текстилу, штампарству, прехрамбеној индустрији и експлоатацији нафте. Нејонски MC, HPmc, HEmc и други се углавном користе у грађевинским материјалима, латексним премазима, медицини, свакодневној хемији и другим аспектима. Као средство за згушњавање, средство за задржавање воде, стабилизатор, дисперзантно средство, средство за формирање филма.
Задржавање воде у целулозном етру
У производњи грађевинског материјала, посебно сувог мешаног малтера, целулозни етар игра незаменљиву улогу, посебно у производњи специјалног малтера (модификованог малтера), што је неопходан део.
Важна улога водорастворљивог целулозног етра у малтеру углавном има три аспекта, један је одлична способност задржавања воде, други је утицај конзистенције малтера и тиксотропије, а трећи је интеракција са цементом.
Задржавање воде у целулозном етру зависи од хидроскопичности, састава малтера, дебљине слоја малтера, потребе малтера за водом, времена кондензације кондензационог материјала. Задржавање воде у целулозном етру потиче од растворљивости и дехидрације самог целулозног етра. Добро је познато да су молекуларни ланци целулозе, иако садрже велики број високо хидрираних OH група, нерастворљиви у води због своје високо кристалне структуре. Сама способност хидратације хидроксилних група није довољна да надокнади јаке интермолекуларне водоничне везе и ван дер Валсове силе. Када се супституенти уведу у молекуларни ланац, не само да супституенти уништавају водонични ланац, већ се и међуланчане водоничне везе прекидају због уклинјивања супституената између суседних ланаца. Што су супституенти већи, већа је удаљеност између молекула. Што је већи ефекат уништавања водоничних веза, расте решетка целулозе, раствор у целулозном етру постаје растворљив у води, што доводи до формирања раствора високе вискозности. Како температура расте, хидратација полимера се смањује и вода између ланаца се истискује. Када је ефекат дехидратације довољан, молекули почињу да се агрегирају и гел се савија у тродимензионалну мрежу. Фактори који утичу на задржавање воде у малтеру укључују вискозност целулозног етра, дозирање, финоћу честица и температуру употребе.
Што је већи вискозитет целулозног етра, то су боље перформансе задржавања воде, односно вискозност полимерног раствора. Молекулска тежина (степен полимеризације) полимера је такође одређена дужином и морфологијом молекуларне структуре ланца, а расподела броја супституената директно утиче на опсег вискозности. [ета] = Km алфа
Интринзични вискозитет полимерних раствора
Молекулска тежина полимера М
α карактеристична константа полимера
Коефицијент вискозности раствора К
Вискозност полимерног раствора зависи од молекулске тежине полимера. Вискозност и концентрација раствора целулозног етра су повезани са различитим применама. Стога, сваки целулозни етар има много различитих спецификација вискозности, регулација вискозности се углавном врши разградњом алкалне целулозе, односно ломљењем молекуларног ланца целулозе.
Што се тиче величине честица, што је честица ситнија, то је боље задржавање воде. Велике честице целулозног етра долазе у контакт са водом, одмах се растварају на површини и формирају гел који обавија материјал и спречава молекуле воде да даље продру. Понекад се дуготрајно мешање не може равномерно распоредити, што доводи до формирања блатњавог флокулентног раствора или агломерата. Растворљивост целулозног етра је један од фактора за избор целулозног етра.
Згушњавање и тиксотропија целулозног етра
Други ефекат целулозног етра – згушњавање – зависи од: степена полимеризације целулозног етра, концентрације раствора, брзине смицања, температуре и других услова. Својство желирања раствора је јединствено за алкил целулозу и њене модификоване деривате. Карактеристике желирања су повезане са степеном супституције, концентрацијом раствора и адитивима. За модификоване хидроксил алкил деривате, својства гела су такође повезана са степеном модификације хидроксил алкила. За растворе ниске вискозности, MC и HPmc могу се припремити са 10%-15% концентрацијом, MC и HPmc средње вискозности могу се припремити са 5%-10% раствором, а MC и HPmc високе вискозности могу се припремити само са 2%-3% раствором, а обично се вискозност целулозног етра такође градира са 1%-2% раствором. Ефикасност згушњивача целулозног етра високе молекулске тежине, са истом концентрацијом раствора, различите молекулске тежине полимера имају различиту вискозност, вискозност и молекулска тежина могу се изразити на следећи начин, [η]=2,92×10-2 (DPn) = 0,905, где је DPn просечан степен полимеризације високог. Потребно је додати више целулозног етра ниске молекулске тежине да би се постигла циљана вискозност. Његова вискозност мање зависи од брзине смицања, висока вискозност да би се постигла циљана вискозност, потребна је мања количина за додавање, вискозност зависи од ефикасности згушњавања. Стога, да би се постигла одређена конзистенција, мора се гарантовати одређена количина целулозног етра (концентрација раствора) и вискозност раствора. Температура желирања раствора линеарно се смањује са повећањем концентрације раствора, а желирање се дешава на собној температури након достизања одређене концентрације. HPmc има високу концентрацију желирања на собној температури.
Конзистенција се такође може подесити одабиром величине честица и целулозних етара са различитим степеном модификације. Такозвана модификација је увођење хидроксил алкил групе у одређеном степену супституције у скелетну структуру MC. Променом релативних вредности супституције два супституента, односно релативних вредности супституције DS и MS метокси и хидроксил група. Различита својства целулозног етра су потребна променом релативних вредности супституције две врсте супституента.
однос између конзистенције и модификације. На слици 5, додавање целулозног етра утиче на потрошњу воде малтера и мења однос воде и везива између воде и цемента, што је ефекат згушњавања. Што је већа доза, већа је потрошња воде.
Целулозни етри који се користе у прашкастим грађевинским материјалима морају се брзо растварати у хладној води и обезбедити систему одговарајуће конзистенције. Ако је дата брзина смицања и даље флокулантна и колоидна, то је производ лошег квалитета или лошег квалитета.
Такође постоји добра линеарна веза између конзистенције цементне каше и дозе целулозног етра, целулозни етар може значајно повећати вискозност малтера, што је већа доза, то је ефекат очигледнији.
Водени раствор целулозног етра са високом вискозношћу има високу тиксотропију, што је једна од карактеристика целулозног етра. Водени раствори полимера типа Mc обично имају псеудопластичну, нетиксотропну флуидност испод температуре гела, али Њутновска својства течења при ниским брзинама смицања. Псеудопластичност се повећава са повећањем молекулске тежине или концентрације целулозног етра и независна је од типа и степена супституента. Стога, целулозни етри исте вискозности, било да је то MC, HPmc или HEmc, увек показују иста реолошка својства све док концентрација и температура остану константне. Када се температура повећа, формира се структурни гел и долази до високог тиксотропног течења. Целулозни етри са високом концентрацијом и ниском вискозношћу показују тиксотропију чак и испод температуре гела. Ово својство је од велике користи за изградњу грађевинског малтера како би се подесило његово течење и својство задржавања течења. Овде је потребно објаснити да што је већи вискозитет целулозног етра, то је боље задржавање воде, али што је већи вискозитет, то је већа релативна молекулска тежина целулозног етра, што одговара смањењу његове растворљивости, што негативно утиче на концентрацију малтера и перформансе изградње. Што је вискозност већа, то је очигледнији ефекат згушњавања малтера, али то није потпуно пропорционална веза. Неки малтери са ниском вискозношћу, али модификовани целулозни етар у побољшању структурне чврстоће влажног малтера имају боље перформансе, са повећањем вискозности, задржавање воде целулозног етра се побољшава.
Време објаве: 30. март 2022.