L’èter de cel·lulosa és un polímer sintètic elaborat amb cel·lulosa natural mitjançant la modificació química. L’èter de cel·lulosa és un derivat de la cel·lulosa natural. La producció d’èter de cel·lulosa és diferent dels polímers sintètics. El seu material més bàsic és la cel·lulosa, un compost de polímer natural. A causa de la particularitat de l'estructura de cel·lulosa natural, la cel·lulosa en si no té capacitat de reaccionar amb els agents d'etterificació. No obstant això, després del tractament de l’agent d’inflor, els forts enllaços d’hidrogen entre les cadenes moleculars i les cadenes es destrueixen i l’alliberament actiu del grup hidroxil es converteix en una cel·lulosa alcalí reactiva. Obtenir èter de cel·lulosa.
Les propietats dels èters de cel·lulosa depenen del tipus, nombre i distribució dels substituents. La classificació d’èters de cel·lulosa també es basa en el tipus de substituents, el grau d’etificació, la solubilitat i les propietats d’aplicació relacionades. Segons el tipus de substituents de la cadena molecular, es pot dividir en mono èter i èter mixt. Normalment utilitzem MC com a èter mono i HPMC com a èter mixt. L’èter de metil cel·lulosa MC és el producte després que el grup hidroxil de la unitat de glucosa de cel·lulosa natural sigui substituït per un grup de metoxi. La fórmula estructural és [CO H7O2 (OH) 3-H (OCH3) H] x És un producte obtingut substituint una part del grup hidroxil de la unitat amb un grup metoxi i una altra part amb un grup hidroxipropil. La fórmula estructural és [C6H7O2 (OH) de 3-Mn (OCH3) -M [OCH2CH (OH) CH3] N] x Hi ha un èter hidroxietil metilcel·lulosa, que són les principals varietats àmpliament utilitzades i venudes al mercat.
En termes de solubilitat, es pot dividir en iònic i no iònic. Els èters de cel·lulosa no iònics solubles en aigua es componen principalment de dues sèries d’èters alquil i èters d’hidroxialquil. El CMC iònic s’utilitza principalment en detergents sintètics, impressió tèxtil i tenyit, aliments i exploració d’oli. Els MC no iònics, HPMC, HEMC, etc. s’utilitzen principalment en materials de construcció, pintura de làtex, medicina, productes químics diaris, etc. S'utilitza com a agent espessidor, agent de retenció d'aigua, estabilitzador, dispersant i agent formador de pel·lícules.
Retenció d'aigua de l'èter de cel·lulosa
En la producció de materials de construcció, especialment el morter de barreja seca, l’èter de cel·lulosa té un paper insubstituïble, especialment en la producció de morter especial (morter modificat), és un component important i indispensable.
L’important paper de l’èter de cel·lulosa soluble en l’aigua en el morter té principalment tres aspectes, un és una excel·lent capacitat de retenció d’aigua, l’altra és la influència en la consistència i la tixotropia del morter, i la tercera és la interacció amb el ciment.
L’efecte de retenció d’aigua de l’èter de cel·lulosa depèn de l’absorció d’aigua de la capa base, de la composició del morter, del gruix de la capa de morter, de la demanda d’aigua del morter i del temps de configuració del material. La retenció d’aigua de l’èter cel·lulosa prové de la solubilitat i la deshidratació de l’èter cel·lulosa. És ben sabut que, tot i que la cadena molecular de cel·lulosa conté un gran nombre de grups OH altament hidratables, no és soluble en aigua, perquè l'estructura de cel·lulosa té un alt grau de cristalinitat. La capacitat d’hidratació dels grups d’hidroxil sol no és suficient per cobrir els forts enllaços d’hidrogen i Van der Waals forces entre molècules. Per tant, només s’infla però no es dissol en l’aigua. Quan s’introdueix un substituent a la cadena molecular, no només el substituent destrueix la cadena d’hidrogen, sinó que també es destrueix l’enllaç d’hidrogen interchain a causa de la fallada del substituent entre les cadenes adjacents. Com més gran sigui el substituent, més gran és la distància entre les molècules. Com més gran sigui la distància. Com més gran sigui l’efecte de destruir els enllaços d’hidrogen, l’èter de cel·lulosa es fa soluble en aigua després que la gelosia de cel·lulosa s’expandeixi i la solució entra, formant una solució d’alta viscositat. Quan la temperatura augmenta, la hidratació del polímer es debilita i es produeix l’aigua entre les cadenes. Quan l'efecte de deshidratació és suficient, les molècules comencen a agregar-se, formant un gel de l'estructura de xarxa tridimensional i es van plegar. Entre els factors que afecten la retenció d’aigua del morter s’inclouen la viscositat de l’èter de cel·lulosa, la quantitat afegida, la finor de les partícules i la temperatura d’ús.
Com més gran sigui la viscositat de l’èter de cel·lulosa, millor serà el rendiment de retenció d’aigua i més gran és la viscositat de la solució de polímer. Depenent del pes molecular (grau de polimerització) del polímer, també es determina per la longitud de la cadena de l'estructura molecular i la forma de la cadena, i la distribució dels tipus i quantitats dels substituents també afecta directament el seu rang de viscositat.
[η] = km α
[η] Viscositat intrínseca de la solució de polímer
m Pes molecular de polímer
α constant de polímer constant
K coeficient de solució de viscositat
La viscositat d’una solució de polímer depèn del pes molecular del polímer. La viscositat i la concentració de la solució d’èter de cel·lulosa estan relacionades amb l’aplicació en diversos camps. Per tant, cada èter de cel·lulosa té moltes especificacions de viscositat diferents i l’ajust de la viscositat es realitza principalment per la degradació de la cel·lulosa alcalí, és a dir, el trencament de les cadenes moleculars de cel·lulosa.
A la figura 1.2 es pot veure que com més gran sigui la quantitat d’èter de cel·lulosa afegida al morter, millor serà el rendiment de retenció d’aigua i més gran és la viscositat, millor serà el rendiment de retenció d’aigua.
Per a la mida de les partícules, com més fina sigui la partícula, millor la retenció d’aigua vegeu la figura 3. Després que les grans partícules d’èter de cel·lulosa entrin en contacte amb l’aigua, la superfície es dissol immediatament i forma un gel per embolicar el material per evitar que les molècules d’aigua s’infiltrin. De vegades no es pot dispersar i dissoldre uniformement fins i tot després de l’agitació a llarg termini, formant una solució flocculenta ennuvolada o aglomeració. Afecta molt la retenció d’aigua del seu èter de cel·lulosa i la solubilitat és un dels factors per triar l’èter de cel·lulosa.
Espessiment i tixotropia de l’èter de cel·lulosa
La segona funció de l’èter de cel·lulosa - espessiment depèn de: el grau de polimerització de l’èter de cel·lulosa, la concentració de solució, la velocitat de cisalla, la temperatura i altres condicions. La propietat gelificant de la solució és única per a l'alquil cel·lulosa i els seus derivats modificats. Les propietats de gelació estan relacionades amb el grau de substitució, la concentració de solucions i els additius. Per als derivats modificats per hidroxialquil, les propietats del gel també estan relacionades amb el grau de modificació d’hidroxialquil. Per a MC i HPMC amb baixa viscositat, es pot preparar una solució de concentració del 10% -15%, es pot preparar una solució del 5% -10% per a la viscositat mitjana MC i HPMC, i la solució del 2% -3% es pot preparar per a una alta viscositat MC i HPMC, i normalment la classificació de viscositat de l’ether cel·lulosa també es classifica amb una solució de 1% -2%. L’èter de cel·lulosa d’alt pes molecular té una alta eficiència d’espessiment. Els polímers amb diferents pesos moleculars tenen viscositats diferents en la mateixa solució de concentració. Grau alt. La viscositat objectiu només es pot aconseguir afegint una gran quantitat d’èter de cel·lulosa de baix pes molecular. La seva viscositat té poca dependència de la taxa de cisalla i l’elevada viscositat arriba a la viscositat objectiu, i la quantitat d’addició requerida és petita i la viscositat depèn de l’eficiència d’espessiment. Per tant, per aconseguir una certa consistència, cal garantir una certa quantitat d’èter de cel·lulosa (concentració de la solució) i viscositat de la solució. La temperatura del gel de la solució també disminueix linealment amb l’augment de la concentració de la solució i els gels a temperatura ambient després d’arribar a una certa concentració. La concentració de gelat de HPMC és més elevada a temperatura ambient.
La consistència també es pot ajustar escollint la mida de les partícules i escollint èters de cel·lulosa amb diferents graus de modificació. L’anomenada modificació és introduir un cert grau de substitució de grups d’hidroxialquil a l’estructura de l’esquelet de MC. Si canvieu els valors de substitució relatius dels dos substituents, és a dir, els valors de substitució relatius a DS i MS dels grups de metoxi i hidroxialquil que sovint diem. Es poden obtenir diversos requisits de rendiment de l’èter de cel·lulosa canviant els valors de substitució relatius dels dos substituents.
A la figura 4 podem veure la relació entre coherència i modificació. L’addició d’èter de cel·lulosa a la figura 5 afecta el consum d’aigua del morter i canvia la relació aigua-cement, que és l’efecte espessidor. Com més gran sigui la dosi, més gran és el consum d’aigua.
Els èters de cel·lulosa utilitzats en materials de construcció en pols s’han de dissoldre ràpidament en aigua freda i proporcionar una consistència adequada per al sistema. Si es dóna una certa velocitat de cisalla, encara es converteix en un bloc flocculent i col·loïdal, que és un producte inferior o de mala qualitat.
També hi ha una bona relació lineal entre la consistència de la pasta de ciment i la dosi de l’èter de cel·lulosa. L’èter de cel·lulosa pot augmentar molt la viscositat del morter. Com més gran sigui la dosi, més evident és l'efecte, vegeu la figura 6.
La solució aquosa de cel·lulosa d’alta viscositat té una alta thixotropia, que també és una característica principal de l’èter de cel·lulosa. Les solucions aquoses de polímers de tipus MC solen tenir fluïdesa pseudoplàstica i no tixotròpica per sota de la temperatura del gel, però les propietats de flux newtonià a baixes taxes de cisalla. La pseudoplàstica augmenta amb el pes molecular o la concentració de l’èter de cel·lulosa, independentment del tipus de substituent i del grau de substitució. Per tant, els èters de cel·lulosa del mateix grau de viscositat, sense importar MC, HPMC, HEMC, sempre mostraran les mateixes propietats reològiques sempre que la concentració i la temperatura es mantinguin constants. Els gels estructurals es formen quan s’eleva la temperatura i es produeixen fluxos altament tixotròpics. Els èters de cel·lulosa d’alta concentració i baixa viscositat mostren thixotropia fins i tot per sota de la temperatura del gel. Aquesta propietat té un gran benefici per a l’ajust de l’anivellament i la caiguda de la construcció del morter d’edificis. Cal explicar aquí que com més gran sigui la viscositat de l’èter de cel·lulosa, millor serà la retenció d’aigua, però com més gran sigui la viscositat, més gran és el pes molecular relatiu de l’èter de cel·lulosa i la disminució corresponent de la seva solubilitat, que té un impacte negatiu sobre la concentració de morter i el rendiment de la construcció. Com més gran sigui la viscositat, més evident és l’efecte espessidor sobre el morter, però no és del tot proporcional. Una mica de viscositat mitjana i baixa, però l’èter de cel·lulosa modificat té un millor rendiment per millorar la força estructural del morter humit. Amb l’augment de la viscositat, la retenció d’aigua de l’èter cel·lulós millora.
Posada Posada: 18-2023 de febrer