Эфир целлюлозы, полученный из натуральной целлюлозы, представляет собой синтетический полимер, полученный путем химической модификации. Его основной материал — натуральная целлюлоза, природное полимерное соединение. Благодаря уникальной структуре природной целлюлозы она не способна вступать в реакцию с этерифицирующими агентами. Однако под действием набухающих средств прочные водородные связи внутри и снаружи молекулярной цепи разрываются, что приводит к активному высвобождению гидроксильных групп и превращению их в реакционноспособную щелочную целлюлозу. После реакции этерифицирующего агента группа -ОН превращается в группу -OR с образованием эфира целлюлозы.
Свойства эфиров целлюлозы зависят от типа, числа и распределения их заместителей. Их классификация в основном основана на типе заместителя, степени этерификации, свойствах растворимости и соответствующих характеристиках применения. По типу заместителей в молекулярной цепи его можно разделить на моноэфир и смешанный эфир. Обычный MC на рынке представляет собой моноэфир, а HPMC — смешанный эфир. Эфир метилцеллюлозы МЦ — продукт, получаемый заменой гидроксильных групп глюкозных звеньев природной целлюлозы на метоксигруппы. Эфир гидроксипропилметилцеллюлозы ГПМЦ представляет собой продукт, в котором часть гидроксильных групп заменена метоксигруппами, а другая часть заменена гидроксипропильными группами. Кроме того, существуют эфиры гидроксиэтилметилцеллюлозы HEMC, которые являются основными разновидностями, широко используемыми и продаваемыми на рынке.
С точки зрения свойств растворимости эфиры целлюлозы можно разделить на ионные и неионные. Водорастворимые неионогенные эфиры целлюлозы в основном включают два ряда: алкиловые эфиры и гидроксиалкиловые эфиры. Ионная КМЦ в основном используется в синтетических моющих средствах, текстильной печати и крашении, добыче продуктов питания и нефти и других областях. Неионогенные MC, HPMC, HEMC и т. д. в основном используются в строительных материалах, латексных покрытиях, медицине, бытовой химии и т. д. В этих областях они играют важную роль в качестве загустителей, водоудерживающих агентов, стабилизаторов, диспергаторов и пленкообразователей.
Целлюлоза удерживает воду
В области строительных материалов, особенно при приготовлении сухих строительных смесей, эфир целлюлозы играет незаменимую ключевую роль, особенно в процессе производства специального раствора (модифицированного раствора), где он играет незаменимую и важную роль. жизненно важную роль.
Ключевая роль водорастворимого эфира целлюлозы в строительном растворе в основном отражается в трех аспектах, а именно: превосходные характеристики удержания воды, влияние на консистенцию и тиксотропность раствора, а также взаимодействие с цементом.
На водоудерживающий эффект эфира целлюлозы влияют многие факторы, включая водопоглощение основного слоя, состав раствора, толщину слоя раствора, потребность раствора в воде и время схватывания схватывающего материала. Водоудерживающие свойства эфиров целлюлозы обусловлены их растворимостью и дегидратацией. Хотя молекулярная цепь целлюлозы содержит большое количество легко гидратируемых гидроксильных групп (ОН-групп), целлюлоза не растворима непосредственно в воде из-за своей высококристаллической структуры. При введении заместителей, особенно более крупных, водородные связи и силы Ван-дер-Ваальса молекулярной цепи разрушаются, что приводит к увеличению расстояния между молекулами. Это структурное изменение приводит к тому, что эфиры целлюлозы набухают, а не растворяются в воде, образуя очень вязкий раствор. При соответствующей температуре гидратация этого полимера ослабевает, и вода между цепями вытесняется, образуя сложенную из геля трехмерную сетчатую структуру. Факторы, влияющие на удержание воды раствором, включают вязкость, количество добавки, крупность частиц и температуру использования эфира целлюлозы.
Вязкость эфира целлюлозы оказывает существенное влияние на его способность удерживать воду. Вязкость раствора его полимера зависит от молекулярной массы (степени полимеризации) полимера, а также от длины цепи и морфологии молекулярной структуры. Существует положительная корреляция между вязкостью и молекулярной массой. Вязкость растворов эфира целлюлозы зависит от концентрации и напрямую связана с применением в различных областях. Таким образом, каждый эфир целлюлозы имеет несколько различных характеристик вязкости, а вязкость регулируется за счет разложения щелочной целлюлозы, то есть разрыва молекулярной цепи целлюлозы.
Из наблюдения на рисунке мы можем знать, что по мере увеличения количества эфира целлюлозы, добавляемого в раствор, водоудерживающие свойства улучшаются, а вязкость повышается, что позволяет достичь лучших показателей удержания воды.
Загущение и тиксотропия эфиров целлюлозы
На второй эффект эфиров целлюлозы, эффект загущения, влияют различные условия, включая такие факторы, как степень полимеризации эфиров целлюлозы, концентрация раствора, скорость сдвига и температура. Уникальные гелеобразующие свойства алкилцеллюлозы и ее модифицированных производных являются важным отражением их загущающего эффекта. Характеристики гелеобразования тесно связаны со степенью замещения, концентрацией раствора и добавками. Особенно для производных, модифицированных гидроксиалкилом, характеристики гелеобразования также связаны со степенью модификации гидроксиалкильной группы.
При приготовлении строительного раствора количество добавляемого эфира целлюлозы пропорционально концентрации раствора, а загущающий эффект эфира целлюлозы тесно связан с его молекулярной массой. Эфиры целлюлозы с высокой молекулярной массой обладают более высокой эффективностью загущения. При одинаковой концентрации полимеры с разной молекулярной массой обладают разной вязкостью. Для достижения целевой вязкости эфиры целлюлозы с более низкой молекулярной массой требуют большего количества добавок. Вязкость эфира целлюлозы мало зависит от скорости сдвига. Высокая вязкость позволяет достичь целевой вязкости при меньшем количестве добавки, а ее размер определяет эффект загущения.
Консистенцию раствора можно регулировать, подбирая эфиры целлюлозы различной степени модификации и размера частиц. Эфиры целлюлозы с различными свойствами получают путем изменения относительных величин замещения (DS и MS) заместителей. На графике показана взаимосвязь между согласованностью и модификацией. На рисунке показано, как добавка эфира целлюлозы влияет на водопотребление раствора, тем самым изменяя водоцементное соотношение цементного раствора, то есть эффект загущения. Эфиры целлюлозы должны быстро растворяться в холодной воде, чтобы обеспечить необходимую консистенцию. Если хлопья или коллоидные комки все еще образуются при определенной скорости сдвига, это указывает на плохое качество продукта.
Консистенция цементного раствора имеет хорошую линейную зависимость от дозировки эфира целлюлозы. Чем больше дозировка, тем значительнее эффект. Водные растворы высоковязких эфиров целлюлозы обладают высокой тиксотропией, что является важной характеристикой эфиров целлюлозы. Водные растворы полимеров МС обычно псевдопластичны, но проявляют ньютоновские свойства текучести при низких скоростях сдвига. Псевдопластичность увеличивается с увеличением молекулярной массы или концентрации эфиров целлюлозы независимо от типа заместителя и степени замещения. Следовательно, разные типы эфиров целлюлозы проявляют одинаковые реологические свойства в одних и тех же условиях.
Следует отметить, что чем выше вязкость эфира целлюлозы, тем лучше водоудержание, но по мере увеличения вязкости относительная молекулярная масса снижается, что отрицательно влияет на концентрацию раствора и эксплуатационные характеристики конструкции. Следовательно, эффект загущения не полностью пропорционален вязкости, и некоторые модифицированные эфиры целлюлозы со средней и низкой вязкостью лучше улучшают структурную прочность влажного строительного раствора.