Эфир целлюлозы представляет собой синтетический полимер, полученный из натуральной целлюлозы в качестве сырья путем химической модификации. Эфир целлюлозы является производным натуральной целлюлозы, производство эфира целлюлозы и синтетического полимера отличается, его основным материалом является целлюлоза, природные полимерные соединения. Из-за особенностей структуры природной целлюлозы сама целлюлоза не способна вступать в реакцию с этерифицирующим агентом. Но после обработки агентом набухания сильные водородные связи между молекулярными цепями и цепями были разрушены, и активность гидроксильной группы высвободилась в щелочную целлюлозу с реакционной способностью, а эфир целлюлозы был получен в результате реакции этерифицирующего агента - группы ОН в — Группа ИЛИ.
Свойства эфиров целлюлозы зависят от типа, числа и распределения заместителей. Классификация эфиров целлюлозы также основана на типе заместителей, степени этерификации, растворимости и соответствующем применении. По типу заместителей в молекулярной цепи его можно разделить на простой эфир и смешанный эфир. MC обычно используется в виде одного эфира, а HPmc — в виде смешанного эфира. Эфир метилцеллюлозы MC представляет собой природное звено глюкозы целлюлозы на гидроксиле - метоксид, замененное структурной формулой продукта [CO H7O2 (OH) 3-H (OCH3) H] X, эфир гидроксипропилметилцеллюлозы HPmc - звено на гидроксиле является частью замещенного метоксида, другая часть замещенного гидроксипропильного продукта. Структурная формула: [C6H7O2(OH)3-MN(OCH3)M [OCH2CH(OH)CH3]N]X и эфир гидроксиэтилметилцеллюлозы HEmc, который широко используется и продается на рынке.
По растворимости можно разделить на ионный тип и неионный тип. Водорастворимый неионный эфир целлюлозы в основном состоит из алкилового эфира и гидроксилалкилового эфира двух серий разновидностей. Ионный Cmc в основном используется в синтетических моющих средствах, текстиле, полиграфии, пищевой и нефтяной промышленности. Неионные MC, HPmc, HEmc и другие в основном используются в строительных материалах, латексных покрытиях, медицине, повседневной химии и других аспектах. В качестве загустителя, водоудерживающего агента, стабилизатора, диспергатора, пленкообразователя.
Водоудержание эфира целлюлозы
В производстве строительных материалов, особенно сухих строительных смесей, эфир целлюлозы играет незаменимую роль, особенно в производстве специальных растворов (модифицированных растворов), является незаменимой частью.
Важная роль водорастворимого эфира целлюлозы в строительном растворе в основном имеет три аспекта: один - отличная способность удерживать воду, второй - влияние консистенции раствора и тиксотропность, а третий - взаимодействие с цементом.
Водоудержание эфира целлюлозы зависит от основы гигроскопичности, состава раствора, толщины слоя раствора, водопотребности раствора, времени конденсации конденсата. Удержание воды в эфире целлюлозы происходит из-за растворимости и дегидратации самого эфира целлюлозы. Хорошо известно, что молекулярные цепи целлюлозы, хотя и содержат большое количество высокогидратированных ОН-групп, нерастворимы в воде из-за своей высококристаллической структуры. Одной только гидратационной способности гидроксильных групп недостаточно для оплаты прочных межмолекулярных водородных связей и сил Ван-дер-Ваальса. При введении заместителей в молекулярную цепь не только заместители разрушают водородную цепь, но и разрываются межцепные водородные связи за счет вклинивания заместителей между соседними цепями. Чем крупнее заместители, тем больше расстояние между молекулами. Чем больше эффект разрушения водородной связи, расширение решетки целлюлозы, раствор в эфире целлюлозы становится водорастворимым, с образованием раствора высокой вязкости. С повышением температуры гидратация полимера уменьшается и вода между цепями вытесняется. Когда обезвоживающий эффект становится достаточным, молекулы начинают агрегировать, и гель складывается в трехмерную сетку. Факторы, влияющие на удержание воды раствором, включают вязкость эфира целлюлозы, дозировку, крупность частиц и температуру эксплуатации.
Чем больше вязкость эфира целлюлозы, тем лучше водоудерживающая способность и вязкость раствора полимера. Молекулярная масса (степень полимеризации) полимера также определяется длиной и морфологией молекулярной структуры цепи, а распределение числа заместителей напрямую влияет на диапазон вязкости. [эта] = км альфа
Характеристическая вязкость растворов полимеров
Молекулярная масса полимера M
Характеристическая константа α-полимера
Коэффициент вязкости раствора K
Вязкость раствора полимера зависит от молекулярной массы полимера. Вязкость и концентрация растворов эфира целлюлозы связаны с различными применениями. Таким образом, каждый эфир целлюлозы имеет множество различных характеристик вязкости, регулирование вязкости также осуществляется в основном за счет разложения щелочной целлюлозы, а именно разрушения молекулярной цепи целлюлозы.
Что касается размера частиц, чем мельче частицы, тем лучше удерживается вода. Крупные частицы эфира целлюлозы контактируют с водой, поверхность немедленно растворяется и образует гель, который окутывает материал, чтобы предотвратить дальнейшее проникновение молекул воды, иногда при длительном перемешивании невозможно равномерно распределить раствор, образуется мутный хлопьевидный раствор или агломерат. Растворимость эфира целлюлозы является одним из факторов выбора эфира целлюлозы.
Загущение и тиксотропия эфира целлюлозы
Второй эффект эфира целлюлозы – загущение зависит от: степени полимеризации эфира целлюлозы, концентрации раствора, скорости сдвига, температуры и других условий. Свойство гелеобразования раствора уникально для алкилцеллюлозы и ее модифицированных производных. Характеристики гелеобразования зависят от степени замещения, концентрации раствора и добавок. Для производных, модифицированных гидроксиалкилом, свойства геля также связаны со степенью модификации гидроксиалкила. Для концентрации раствора MC и HPmc низкой вязкости можно приготовить концентрационный раствор 10–15 %, MC и HPmc средней вязкости можно приготовить в виде 5–10 % раствора, а MC и HPmc высокой вязкости можно приготовить только 2–3 %. раствор, и обычно вязкость эфира целлюлозы также оценивают по 1-2% раствору. Эффективность загустителя на основе высокомолекулярного эфира целлюлозы, одинаковая концентрация раствора, полимеры с разной молекулярной массой имеют разную вязкость, вязкость и молекулярную массу можно выразить следующим образом: [η]=2,92×10-2 (DPn) 0,905, DPn - среднее значение степень полимеризации высокая. Низкомолекулярный эфир целлюлозы, добавляемый для достижения целевой вязкости. Его вязкость меньше зависит от скорости сдвига, высокая вязкость для достижения целевой вязкости, количество, необходимое для добавления меньше, вязкость зависит от эффективности загущения. Поэтому для достижения определенной консистенции необходимо обеспечить определенное количество эфира целлюлозы (концентрацию раствора) и вязкость раствора. Температура гелеобразования раствора линейно уменьшалась с увеличением концентрации раствора, а гелеобразование происходило при комнатной температуре после достижения определенной концентрации. HPmc имеет высокую концентрацию гелеобразования при комнатной температуре.
Консистенцию также можно регулировать, подбирая размер частиц и эфиры целлюлозы с разной степенью модификации. Так называемая модификация представляет собой введение гидроксиалкильной группы в определенной степени замещения в скелетную структуру МС. Путем изменения относительных значений замещения двух заместителей, то есть значений относительных замещений DS и MS метокси- и гидроксильных групп. Различные свойства эфира целлюлозы требуются за счет изменения относительных величин замещения двух видов заместителей.
Связь между согласованностью и модификацией. На рисунке 5 добавление эфира целлюлозы влияет на потребление воды раствором и изменяет соотношение воды и связующего в воде и цементе, что приводит к эффекту загущения. Чем выше дозировка, тем больше расход воды.
Эфиры целлюлозы, используемые в порошкообразных строительных материалах, должны быстро растворяться в холодной воде и придавать системе нужную консистенцию. Если заданная скорость сдвига все еще остается хлопьевидной и коллоидной, это некачественный или некачественный продукт.
Существует также хорошая линейная зависимость между консистенцией цементного раствора и дозировкой эфира целлюлозы. Эфир целлюлозы может значительно увеличить вязкость раствора: чем больше дозировка, тем очевиднее эффект.
Водный раствор эфира целлюлозы высокой вязкости обладает высокой тиксотропией, что является одной из характеристик эфира целлюлозы. Водные растворы полимеров типа Mc обычно обладают псевдопластической, нетиксотропной текучестью ниже температуры геля, но ньютоновскими свойствами текучести при низких скоростях сдвига. Псевдопластичность увеличивается с увеличением молекулярной массы или концентрации эфира целлюлозы и не зависит от типа и степени заместителя. Таким образом, эфиры целлюлозы одного и того же класса вязкости, будь то MC, HPmc или HEmc, всегда демонстрируют одни и те же реологические свойства, пока концентрация и температура остаются постоянными. При повышении температуры образуется структурный гель и возникает высокая тиксотропная текучесть. Эфиры целлюлозы с высокой концентрацией и низкой вязкостью проявляют тиксотропию даже ниже температуры геля. Это свойство очень полезно для строительства строительного раствора, поскольку позволяет регулировать его текучесть и текучесть. Здесь необходимо пояснить, что чем выше вязкость эфира целлюлозы, тем лучше водоудержание, но чем выше вязкость, тем выше относительная молекулярная масса эфира целлюлозы, соответствующее снижение его растворимости, что отрицательно влияет на концентрация строительного раствора и строительные характеристики. Чем выше вязкость, тем более очевиден эффект загущения раствора, но это не полная пропорциональная зависимость. Некоторые модифицированные эфиры целлюлозы с низкой вязкостью, улучшающие структурную прочность влажного строительного раствора, имеют более превосходные характеристики, а с увеличением вязкости удержание воды эфиром целлюлозы улучшается.
Время публикации: 30 марта 2022 г.