உலர் கலவை சாந்தில் செல்லுலோஸ் ஈதர் என்ன பங்கு வகிக்கிறது?

செல்லுலோஸ் ஈதர் என்பது இயற்கை செல்லுலோஸை மூலப்பொருளாகக் கொண்டு வேதியியல் மாற்றம் மூலம் தயாரிக்கப்படும் ஒரு செயற்கை பாலிமர் ஆகும். செல்லுலோஸ் ஈதர் என்பது இயற்கை செல்லுலோஸின் ஒரு வழிப்பொருள் ஆகும். செல்லுலோஸ் ஈதர் உற்பத்தியும் செயற்கை பாலிமரும் வேறுபட்டவை; அதன் மிக அடிப்படையான மூலப்பொருள் செல்லுலோஸ் மற்றும் இயற்கை பாலிமர் சேர்மங்கள் ஆகும். இயற்கை செல்லுலோஸின் கட்டமைப்பின் தனித்தன்மை காரணமாக, செல்லுலோஸிற்கு ஈதராக்கும் காரணியுடன் வினைபுரியும் திறன் இல்லை. ஆனால், வீங்கச் செய்யும் காரணியின் சிகிச்சைக்குப் பிறகு, மூலக்கூறு சங்கிலிகளுக்கும் சங்கிலிகளுக்கும் இடையிலான வலுவான ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் அழிக்கப்படுகின்றன. மேலும், ஹைட்ராக்சில் தொகுதியின் செயல்பாடு வினைபுரியும் திறனுடன் கார செல்லுலோஸில் வெளியிடப்படுகிறது. இதன் விளைவாக, ஈதராக்கும் காரணியின் -OH தொகுதி -OR தொகுதியாக வினைபுரிந்து செல்லுலோஸ் ஈதர் பெறப்படுகிறது.

செல்லுலோஸ் ஈதர்களின் பண்புகள், பதிலீடுகளின் வகை, எண்ணிக்கை மற்றும் பரவலைச் சார்ந்துள்ளன. செல்லுலோஸ் ஈதரின் வகைப்பாடும், பதிலீடுகளின் வகை, ஈதராக்கல் அளவு, கரைதிறன் மற்றும் அது தொடர்பான பயன்பாடுகளை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மூலக்கூறு சங்கிலியில் உள்ள பதிலீடுகளின் வகையின்படி, இதை ஒற்றை ஈதர் மற்றும் கலப்பு ஈதர் எனப் பிரிக்கலாம். MC பொதுவாக ஒரு ஒற்றை ஈதராகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, அதேசமயம் HPmc ஒரு கலப்பு ஈதராகும். மெத்தில் செல்லுலோஸ் ஈதர் MC என்பது இயற்கையான செல்லுலோஸின் குளுக்கோஸ் அலகில் உள்ள ஹைட்ராக்சில் பகுதிக்கு பதிலாக மெத்தாக்சைடு பதிலீடு செய்யப்பட்ட ஒரு தயாரிப்பு ஆகும், இதன் கட்டமைப்பு சூத்திரம் [CO H7O2 (OH) 3-H (OCH3) H] X ஆகும். ஹைட்ராக்ஸிபுரோப்பைல் மெத்தில் செல்லுலோஸ் ஈதர் HPmc என்பது ஹைட்ராக்சில் பகுதிக்கு பதிலாக மெத்தாக்சைடும், மற்றொரு பகுதிக்கு பதிலாக ஹைட்ராக்ஸிபுரோப்பைலும் பதிலீடு செய்யப்பட்ட ஒரு தயாரிப்பு ஆகும், இதன் கட்டமைப்பு சூத்திரம் [C6H7O2 (OH) 3-MN (OCH3) M [OCH2CH (OH) CH3] N] X மற்றும் ஹைட்ராக்ஸிஎத்தில் மெத்தில் செல்லுலோஸ் ஈதர் HEmc ஆகும், இது சந்தையில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்பட்டு விற்கப்படுகிறது.

கரைதிறனின் அடிப்படையில் அயனி வகை மற்றும் அயனியற்ற வகை எனப் பிரிக்கலாம். நீரில் கரையக்கூடிய அயனியற்ற செல்லுலோஸ் ஈதர், முக்கியமாக ஆல்கைல் ஈதர் மற்றும் ஹைட்ராக்சில் ஆல்கைல் ஈதர் ஆகிய இரண்டு வகைத் தொடர்களால் ஆனது. அயனி செல்லுலோஸ் ஈதர் முக்கியமாக செயற்கை சலவைப்பொருள், ஜவுளி, அச்சிடுதல், உணவு மற்றும் பெட்ரோலியத் துறைகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. அயனியற்ற செல்லுலோஸ் ஈதர் (MC), ஹைட்ராக்சில் ஆல்கைல் ஈதர் (HPmc), ஹைட்ராக்சில் ஆல்கைல் ஈதர் (HEmc) மற்றும் பிற வகைகள் முக்கியமாக கட்டுமானப் பொருட்கள், லேடெக்ஸ் பூச்சுகள், மருந்து, அன்றாட வேதியியல் மற்றும் பிற துறைகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இவை அடர்த்தியாக்கும் காரணி, நீர் தக்கவைக்கும் காரணி, நிலைப்படுத்தி, பரப்பி, படலம் உருவாக்கும் காரணி போன்றவையாகும்.

செல்லுலோஸ் ஈதர் நீர் தக்கவைப்பு

கட்டுமானப் பொருட்கள், குறிப்பாக உலர் கலவைச் சாந்து உற்பத்தியில், செல்லுலோஸ் ஈதர் ஒரு ஈடு இணையற்ற பங்கை வகிக்கிறது; அதிலும் குறிப்பாக சிறப்புச் சாந்து (மாற்றியமைக்கப்பட்ட சாந்து) உற்பத்தியில் இது ஒரு இன்றியமையாத பகுதியாகும்.

சாந்தில் நீரில் கரையக்கூடிய செல்லுலோஸ் ஈதரின் முக்கியப் பங்கு மூன்று அம்சங்களைக் கொண்டுள்ளது: ஒன்று, அதன் சிறந்த நீர் தக்கவைக்கும் திறன்; இரண்டாவது, சாந்தின் நிலைத்தன்மை மற்றும் திக்ஸோட்ரோபியில் அதன் தாக்கம்; மூன்றாவது, சிமெண்டுடனான அதன் இடைவினை.

செல்லுலோஸ் ஈதரின் நீர் தக்கவைப்புத் திறன், அதன் நீர் உறிஞ்சும் தன்மை, சாந்தின் கலவை, சாந்துப் படலத்தின் தடிமன், சாந்தின் நீர் தேவை, ஒடுக்கப் பொருளின் ஒடுக்க நேரம் ஆகியவற்றைப் பொறுத்தது. செல்லுலோஸ் ஈதரின் நீர் தக்கவைப்புத் திறன், செல்லுலோஸ் ஈதரின் கரைதிறன் மற்றும் நீர் நீக்கத்தால் ஏற்படுகிறது. செல்லுலோஸ் மூலக்கூறு சங்கிலிகள், அதிக எண்ணிக்கையிலான அதிக நீரேற்றம் பெற்ற OH குழுக்களைக் கொண்டிருந்தாலும், அவற்றின் உயர் படிக அமைப்பு காரணமாக நீரில் கரையாதவை என்பது அனைவரும் அறிந்ததே. ஹைட்ராக்சில் குழுக்களின் நீரேற்றும் திறன் மட்டும், வலுவான மூலக்கூறிடை ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் மற்றும் வான் டெர் வால்ஸ் விசைகளை ஈடுகட்டப் போதுமானதாக இல்லை. மூலக்கூறு சங்கிலியில் பதிலீடுகள் அறிமுகப்படுத்தப்படும்போது, ​​அந்தப் பதிலீடுகள் ஹைட்ரஜன் சங்கிலியை அழிப்பது மட்டுமல்லாமல், அருகிலுள்ள சங்கிலிகளுக்கு இடையில் பதிலீடுகள் செருகப்படுவதால் சங்கிலிகளுக்கிடையேயான ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளும் உடைக்கப்படுகின்றன. பதிலீடுகள் எவ்வளவு பெரியதாக இருக்கின்றனவோ, அவ்வளவு அதிகமாக மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயான தூரம் இருக்கும். ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு சிதைவு விளைவு அதிகமாகும்போது, ​​செல்லுலோஸ் படிகக்கூடு விரிவடைகிறது, செல்லுலோஸ் ஈதரில் உள்ள கரைசல் நீரில் கரையக்கூடியதாக மாறுகிறது, மேலும் அதிக பாகுத்தன்மை கொண்ட கரைசல் உருவாகிறது. வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது, ​​பாலிமரின் நீரேற்றம் குறைந்து, சங்கிலிகளுக்கு இடையேயான நீர் வெளியேற்றப்படுகிறது. நீரிழப்பு விளைவு போதுமானதாக இருக்கும்போது, ​​மூலக்கூறுகள் ஒன்றிணையத் தொடங்கி, கூழ் ஒரு முப்பரிமாண வலைப்பின்னலில் விரிகிறது. சாந்தின் நீர் தக்கவைப்பைப் பாதிக்கும் காரணிகளில் செல்லுலோஸ் ஈதரின் பாகுத்தன்மை, அதன் அளவு, துகள்களின் நுண்மை மற்றும் பயன்படுத்தப்படும் வெப்பநிலை ஆகியவை அடங்கும்.

செல்லுலோஸ் ஈதரின் பாகுத்தன்மை அதிகமாக இருந்தால், பாலிமர் கரைசலின் நீர் தக்கவைப்பு செயல்திறனும் சிறப்பாக இருக்கும். பாலிமரின் மூலக்கூறு எடை (பாலிமராக்கத்தின் அளவு) அதன் சங்கிலி மூலக்கூறு அமைப்பின் நீளம் மற்றும் உருவமைப்பால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது, மேலும் பதிலீடுகளின் எண்ணிக்கையின் பரவல் பாகுத்தன்மை வரம்பை நேரடியாகப் பாதிக்கிறது. [eta] = Km alpha

பாலிமர் கரைசல்களின் உள்ளார்ந்த பாகுத்தன்மை

M பாலிமர் மூலக்கூறு எடை

α பாலிமர் சிறப்பியல்பு மாறிலி

K பாகுத்தன்மை கரைசல் குணகம்

பாலிமர் கரைசலின் பாகுத்தன்மை, பாலிமரின் மூலக்கூறு எடையைச் சார்ந்துள்ளது. செல்லுலோஸ் ஈதர் கரைசல்களின் பாகுத்தன்மை மற்றும் செறிவு ஆகியவை பல்வேறு பயன்பாடுகளுடன் தொடர்புடையவை. எனவே, ஒவ்வொரு செல்லுலோஸ் ஈதரும் பல வேறுபட்ட பாகுத்தன்மை விவரக்குறிப்புகளைக் கொண்டுள்ளது. பாகுத்தன்மை ஒழுங்குபடுத்தலும் முக்கியமாக கார செல்லுலோஸின் சிதைவின் மூலமே செய்யப்படுகிறது, அதாவது செல்லுலோஸ் மூலக்கூறு சங்கிலியை உடைப்பதன் மூலமே இது அடையப்படுகிறது.

துகள் அளவைப் பொறுத்தவரை, துகள் எவ்வளவு நுண்ணியதாக இருக்கிறதோ, அவ்வளவு சிறப்பாக நீர் தக்கவைக்கும் திறன் இருக்கும். செல்லுலோஸ் ஈதரின் பெரிய துகள்கள் தண்ணீருடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது, ​​அதன் மேற்பரப்பு உடனடியாகக் கரைந்து, நீர் மூலக்கூறுகள் தொடர்ந்து ஊடுருவுவதைத் தடுப்பதற்காக, அந்தப் பொருளைச் சுற்றி ஒரு கூழ்மத்தை (gel) உருவாக்குகிறது. சில நேரங்களில், நீண்ட நேரம் கலக்கும்போது துகள்கள் சீராகக் கரையாமல், ஒரு சேற்றுப் போன்ற திரள் கரைசல் அல்லது கட்டியாக உருவாகிறது. செல்லுலோஸ் ஈதரைத் தேர்ந்தெடுப்பதற்கான காரணிகளில் ஒன்று அதன் கரைதிறன் ஆகும்.

செல்லுலோஸ் ஈதரின் தடித்தல் மற்றும் திக்ஸோட்ரோபி

செல்லுலோஸ் ஈதரின் இரண்டாவது விளைவான கெட்டிப்படுதல், செல்லுலோஸ் ஈதரின் பாலிமரைசேஷன் அளவு, கரைசலின் செறிவு, வெட்டு விகிதம், வெப்பநிலை மற்றும் பிற நிலைமைகளைப் பொறுத்தது. கரைசலின் கூழ்மமாக்கும் பண்பு, அல்கைல் செல்லுலோஸ் மற்றும் அதன் மாற்றியமைக்கப்பட்ட வழிப்பொருட்களுக்கு மட்டுமே உரியது. கூழ்மமாக்கும் பண்புகள், பதிலீட்டு அளவு, கரைசலின் செறிவு மற்றும் சேர்க்கப்படும் பொருட்கள் ஆகியவற்றுடன் தொடர்புடையவை. ஹைட்ராக்சில் அல்கைல் மாற்றியமைக்கப்பட்ட வழிப்பொருட்களைப் பொறுத்தவரை, கூழ்மப் பண்புகள் ஹைட்ராக்சில் அல்கைல் மாற்றியமைப்பின் அளவையும் சார்ந்துள்ளன. குறைந்த பாகுத்தன்மை கொண்ட MC மற்றும் HPmc கரைசல்களுக்கு 10%-15% செறிவுள்ள கரைசலும், நடுத்தர பாகுத்தன்மை கொண்ட MC மற்றும் HPmc கரைசல்களுக்கு 5%-10% செறிவுள்ள கரைசலும், அதிக பாகுத்தன்மை கொண்ட MC மற்றும் HPmc கரைசல்களுக்கு 2%-3% செறிவுள்ள கரைசலும் மட்டுமே தயாரிக்க முடியும். மேலும், பொதுவாக செல்லுலோஸ் ஈதரின் பாகுத்தன்மை 1%-2% கரைசலாகவும் தரப்படுத்தப்படுகிறது. அதிக மூலக்கூறு எடை கொண்ட செல்லுலோஸ் ஈதர் தடிப்பாக்கியின் செயல்திறனைப் பொறுத்தவரை, ஒரே செறிவுள்ள கரைசலில், வெவ்வேறு மூலக்கூறு எடை கொண்ட பாலிமர்கள் வெவ்வேறு பாகுத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளன. பாகுத்தன்மை மற்றும் மூலக்கூறு எடையை பின்வருமாறு வெளிப்படுத்தலாம்: [η]=2.92×10⁻² மற்றும் (DPn)=0.905. இதில் DPn என்பது உயர் பாலிமரின் சராசரி பாலிமராக்கல் அளவாகும். இலக்கு பாகுத்தன்மையை அடைய, குறைந்த மூலக்கூறு எடை கொண்ட செல்லுலோஸ் ஈதரை அதிகமாகச் சேர்க்க வேண்டும். அதன் பாகுத்தன்மை வெட்டு விகிதத்தை குறைவாகவே சார்ந்துள்ளது; இலக்கு பாகுத்தன்மையை அடைய, குறைவாகச் சேர்க்க வேண்டிய அளவு தேவைப்படுகிறது, மேலும் பாகுத்தன்மை தடிப்பாக்கும் செயல்திறனைச் சார்ந்துள்ளது. எனவே, ஒரு குறிப்பிட்ட நிலைத்தன்மையை அடைய, ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு செல்லுலோஸ் ஈதர் (கரைசலின் செறிவு) மற்றும் கரைசலின் பாகுத்தன்மை ஆகியவை உறுதி செய்யப்பட வேண்டும். கரைசலின் செறிவு அதிகரிக்கும்போது, ​​அதன் கூழ்மமாதல் வெப்பநிலை நேரியல் முறையில் குறைந்தது, மேலும் ஒரு குறிப்பிட்ட செறிவை அடைந்த பிறகு அறை வெப்பநிலையில் கூழ்மமாதல் நிகழ்ந்தது. HPmc ஆனது அறை வெப்பநிலையில் அதிக கூழ்மமாதல் செறிவைக் கொண்டுள்ளது.

துகள் அளவைத் தேர்ந்தெடுப்பதன் மூலமும், வெவ்வேறு அளவிலான மாற்றங்களைக் கொண்ட செல்லுலோஸ் ஈதர்களைத் தேர்ந்தெடுப்பதன் மூலமும் அதன் நிலைத்தன்மையைச் சரிசெய்ய முடியும். மாற்றம் என்பது, MC-யின் எலும்புக்கூட்டு அமைப்பில் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு பதிலீட்டு விகிதத்தில் ஹைட்ராக்சில் அல்கைல் குழுவை அறிமுகப்படுத்துவதாகும். மெத்தாக்சி மற்றும் ஹைட்ராக்சில் குழுக்களின் DS மற்றும் MS சார்பு பதிலீட்டு மதிப்புகளை மாற்றுவதன் மூலம், இரண்டு வகையான பதிலீடுகளின் சார்பு பதிலீட்டு மதிப்புகளை மாற்றி, செல்லுலோஸ் ஈதரின் பல்வேறு பண்புகளைப் பெறலாம்.

நிலைத்தன்மைக்கும் மாற்றத்திற்கும் இடையிலான தொடர்பு. படம் 5-இல், செல்லுலோஸ் ஈதரைச் சேர்ப்பது சாந்தின் நீர் நுகர்வைப் பாதிக்கிறது மற்றும் நீர் மற்றும் சிமெண்ட்டின் நீர்-பிணைப்பான் விகிதத்தை மாற்றுகிறது, இதுவே தடிப்பாக்கும் விளைவாகும். அதன் அளவு அதிகரிக்க அதிகரிக்க, நீர் நுகர்வும் அதிகமாகும்.

தூள் வடிவ கட்டுமானப் பொருட்களில் பயன்படுத்தப்படும் செல்லுலோஸ் ஈதர்கள், குளிர்ந்த நீரில் விரைவாகக் கரைந்து, அந்த அமைப்புக்குச் சரியான பதத்தை வழங்க வேண்டும். ஒரு குறிப்பிட்ட வெட்டு விகிதத்திற்குப் பிறகும் அது திரள் தன்மையுடனும் கூழ்ம நிலையிலும் இருந்தால், அது ஒரு தரம் குறைந்த அல்லது மோசமான தரமான தயாரிப்பாகும்.

சிமென்ட் கலவையின் நிலைத்தன்மைக்கும் செல்லுலோஸ் ஈதரின் அளவுக்கும் இடையே ஒரு நல்ல நேரியல் தொடர்பு உள்ளது. செல்லுலோஸ் ஈதர் சாந்தின் பாகுத்தன்மையை வெகுவாக அதிகரிக்கும், அதன் அளவு அதிகரிக்க அதிகரிக்க, அதன் விளைவும் மேலும் தெளிவாகத் தெரியும்.

அதிக பாகுத்தன்மை கொண்ட செல்லுலோஸ் ஈதர் நீர்க்கரைசலானது, செல்லுலோஸ் ஈதரின் பண்புகளில் ஒன்றான உயர் திக்ஸோட்ரோபியைக் கொண்டுள்ளது. Mc வகை பாலிமர்களின் நீர்க்கரைசல்கள் பொதுவாக அவற்றின் ஜெல் வெப்பநிலைக்குக் கீழே போலிப் பிளாஸ்டிக், திக்ஸோட்ரோபிக் அல்லாத பாய்வுத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளன, ஆனால் குறைந்த வெட்டு விகிதங்களில் நியூட்டோனியன் பாய்வுப் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன. செல்லுலோஸ் ஈதரின் மூலக்கூறு எடை அல்லது செறிவு அதிகரிப்பதால் போலிப் பிளாஸ்டிக் தன்மை அதிகரிக்கிறது மற்றும் இது பதிலீட்டு வகை மற்றும் அளவைச் சார்ந்து இருப்பதில்லை. எனவே, MC, HPmc அல்லது HEmc என ஒரே பாகுத்தன்மை கொண்ட செல்லுலோஸ் ஈதர்கள், செறிவு மற்றும் வெப்பநிலை மாறாமல் இருக்கும் வரை எப்போதும் ஒரே மாதிரியான பாய்வியல் பண்புகளைக் காட்டுகின்றன. வெப்பநிலை அதிகரிக்கும்போது, ​​கட்டமைப்பு ஜெல் உருவாகி, உயர் திக்ஸோட்ரோபிக் பாய்வு ஏற்படுகிறது. அதிக செறிவு மற்றும் குறைந்த பாகுத்தன்மை கொண்ட செல்லுலோஸ் ஈதர்கள் ஜெல் வெப்பநிலைக்குக் கீழேயும் திக்ஸோட்ரோபியை வெளிப்படுத்துகின்றன. இந்தப் பண்பு, கட்டுமானச் சாந்தின் பாய்வு மற்றும் பாய்வுத் தொங்கல் பண்பைச் சரிசெய்வதற்கு மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கிறது. செல்லுலோஸ் ஈதரின் பாகுத்தன்மை அதிகமாக இருந்தால், அதன் நீர் தக்கவைப்புத் திறன் சிறப்பாக இருக்கும் என்பதை இங்கு விளக்க வேண்டும். ஆனால், பாகுத்தன்மை அதிகரிக்க அதிகரிக்க, செல்லுலோஸ் ஈதரின் சார்பு மூலக்கூறு எடையும் அதிகரித்து, அதன் கரைதிறனும் அதற்கேற்ப குறைகிறது. இது சாந்தின் அடர்த்தி மற்றும் கட்டுமான செயல்திறனில் எதிர்மறையான தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது. பாகுத்தன்மை அதிகரிக்க அதிகரிக்க, சாந்தின் அடர்த்தியாக்கும் விளைவும் மிகவும் தெளிவாகத் தெரியும், ஆனால் இது ஒரு முழுமையான விகிதாசார உறவு அல்ல. குறைந்த பாகுத்தன்மை கொண்ட, ஆனால் மாற்றியமைக்கப்பட்ட சில செல்லுலோஸ் ஈதர்கள், ஈரச் சாந்தின் கட்டமைப்பு வலிமையை மேம்படுத்துவதில் மிகச் சிறந்த செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளன; பாகுத்தன்மை அதிகரிக்க அதிகரிக்க, செல்லுலோஸ் ஈதரின் நீர் தக்கவைப்புத் திறனும் மேம்படுகிறது.