Cellulose -ether is een synthetisch polymeer gemaakt van natuurlijke cellulose door chemische modificatie. Cellulose -ether is een derivaat van natuurlijke cellulose. De productie van cellulose -ether verschilt van synthetische polymeren. Het meest basale materiaal is cellulose, een natuurlijke polymeerverbinding. Vanwege de bijzonderheid van de natuurlijke cellulosestructuur heeft de cellulose zelf geen vermogen om te reageren met idiativeringsmiddelen. Na de behandeling van het zwelmiddel worden de sterke waterstofbruggen tussen de moleculaire ketens en de ketens echter vernietigd en wordt de actieve afgifte van de hydroxylgroep een reactieve alkali -cellulose. Cellulose ether verkrijgen.
De eigenschappen van cellulose -ethers zijn afhankelijk van het type, aantal en verdeling van substituenten. De classificatie van cellulose -ethers is ook gebaseerd op het type substituenten, de mate van etherificatie, oplosbaarheid en gerelateerde applicatie -eigenschappen. Volgens het type substituenten op de moleculaire keten kan het worden verdeeld in mono -ether en gemengde ether. We gebruiken MC meestal als mono -ether en HPMC als gemengde ether. Methylcellulose -ether MC is het product nadat de hydroxylgroep op de glucose -eenheid van natuurlijke cellulose wordt vervangen door methoxygroep. De structurele formule is [CO H7O2 (OH) 3-H (OCH3) H] X Het is een product dat is verkregen door een deel van de hydroxylgroep op de eenheid te vervangen door een methoxygroep en een ander deel met een hydroxypropylgroep. De structurele formule is [C6H7O2 (OH) 3-MN (OCH3) -M [OCH2CH (OH) CH3] N] X
In termen van oplosbaarheid kan het worden onderverdeeld in ionisch en niet-ionisch. In water oplosbare niet-ionische cellulose-ethers zijn voornamelijk samengesteld uit twee reeksen alkylethers en hydroxyalkylethers. Ionische CMC wordt voornamelijk gebruikt in synthetische wasmiddelen, textielafdrukken en verven, voedsel- en olie -exploratie. Niet-ionische MC, HPMC, HEMC, enz. Worden voornamelijk gebruikt in bouwmaterialen, latexverf, geneeskunde, dagelijkse chemische stof enzovoort. Gebruikt als verdikkingsmiddel, waterbehoudende middel, stabilisator, dispergeermiddel en filmvormend middel.
Waterbehoud van cellulose ether
Bij de productie van bouwmaterialen, met name droge mixed mortel, speelt cellulose-ether een onvervangbare rol, vooral bij de productie van speciale mortel (gemodificeerde mortel), het is een onmisbaar en belangrijk onderdeel.
De belangrijke rol van in water oplosbare celluloseether in mortel heeft voornamelijk drie aspecten, de ene is een uitstekende waterretentiecapaciteit, de andere is de invloed op de consistentie en thixotropie van mortel, en de derde is de interactie met cement.
Het waterretentie -effect van cellulose -ether hangt af van de waterabsorptie van de basislaag, de samenstelling van de mortel, de dikte van de mortellaag, de watervraag van de mortel en de instellingstijd van het instellingsmateriaal. De waterbehoud van cellulose -ether zelf komt van de oplosbaarheid en uitdroging van cellulose -ether zelf. Het is bekend dat hoewel de cellulosemoleculaire keten een groot aantal sterk hydrateerbare OH -groepen bevat, deze niet oplosbaar is in water, omdat de cellulosestructuur een hoge mate van kristalliniteit heeft. Het hydratatievermogen van alleen hydroxylgroepen is niet voldoende om de sterke waterstofbruggen en van der Waals -krachten tussen moleculen te bedekken. Daarom zwelt het alleen maar op, maar lost het niet op in water. Wanneer een substituent in de moleculaire keten wordt geïntroduceerd, vernietigt niet alleen de substituent de waterstofketen, maar ook de waterstofbinding van de makelaar wordt vernietigd vanwege de wiggen van de substituerende tussen aangrenzende ketens. Hoe groter de substituent, hoe groter de afstand tussen de moleculen. Hoe groter de afstand. Hoe groter het effect van het vernietigen van waterstofbruggen, de cellulose-ether wordt in water oplosbaar nadat het celluloserooster wordt uitgezet en de oplossing binnenkomt, waardoor een oplossing met hoge viscositeit wordt gevormd. Wanneer de temperatuur stijgt, wordt de hydratatie van het polymeer verzwakt en wordt het water tussen de ketens verdreven. Wanneer het uitdrogingseffect voldoende is, beginnen de moleculen te aggregeren, waardoor een driedimensionale netwerkstructuurgel wordt gevormd en uitgevouwen. Factoren die de waterretentie van mortel beïnvloeden, zijn de viscositeit van cellulose -ether, de toegevoegde hoeveelheid, de fijnheid van deeltjes en de gebruikstemperatuur.
Hoe hoger de viscositeit van de cellulose -ether, hoe beter de waterretentieprestaties en hoe hoger de viscositeit van de polymeeroplossing. Afhankelijk van het molecuulgewicht (polymerisatiegraad) van het polymeer, wordt het ook bepaald door de ketenlengte van de moleculaire structuur en de vorm van de keten, en de verdeling van de typen en hoeveelheden van de substituenten beïnvloedt ook direct het viscositeitsbereik.
[η] = km α
[η] Intrinsieke viscositeit van polymeeroplossing
m polymeermolecuulgewicht
α polymeer karakteristiek constant
K Viscositeitsoplossingcoëfficiënt
De viscositeit van een polymeeroplossing hangt af van het molecuulgewicht van het polymeer. De viscositeit en concentratie van cellulose -etheroplossing zijn gerelateerd aan de toepassing in verschillende velden. Daarom heeft elke cellulose -ether veel verschillende viscositeitsspecificaties en wordt de aanpassing van viscositeit voornamelijk gerealiseerd door de afbraak van alkali -cellulose, dat wil zeggen het breken van cellulosemoleculaire ketens.
Uit figuur 1.2 is te zien dat hoe groter de hoeveelheid cellulose -ether is toegevoegd aan de mortel, hoe beter de waterretentieprestaties en hoe hoger de viscositeit, hoe beter de waterretentieprestaties.
Voor de deeltjesgrootte, hoe fijner het deeltje, hoe beter het waterretentie Figuur 3. Nadat de grote deeltjes van celluloseether in contact komen met water, lost het oppervlak onmiddellijk op en vormt een gel om het materiaal te wikkelen om te voorkomen dat watermoleculen infiltreren. Soms kan het niet uniform worden verspreid en opgelost, zelfs na langdurig roeren, waardoor een bewolkte flocculente oplossing of agglomeratie wordt gevormd. Het heeft een grote invloed op de waterbehoud van zijn cellulose -ether en oplosbaarheid is een van de factoren voor het kiezen van cellulose -ether.
Verdikking en thixotropie van cellulose -ether
De tweede functie van cellulose -ether - verdikking hangt af van: de mate van polymerisatie van cellulose -ether, oplossingsconcentratie, afschuifsnelheid, temperatuur en andere omstandigheden. De geleerdeigenschap van de oplossing is uniek voor alkylcellulose en zijn gemodificeerde derivaten. De geleringseigenschappen zijn gerelateerd aan de mate van substitutie, oplossingsconcentratie en additieven. Voor door hydroxyalkyl gemodificeerde derivaten zijn de gel -eigenschappen ook gerelateerd aan de modificatiegraad van hydroxyalkyl. Voor MC en HPMC met lage viscositeit kan 10% -15% concentratieoplossing worden bereid, kan 5% -10% oplossing worden bereid voor middelgrote viscositeit MC en HPMC, en 2% -3% oplossing kan worden bereid voor MC en HPMC met hoge viscositeit, en meestal de viscositeitsclassificatie van cellulose-ether is ook gegarandeerd met 1% -2% oplossing. Cellulose-ether met hoge moleculaire gewicht heeft een hoge verdikkingefficiëntie. Polymeren met verschillende molecuulgewichten hebben verschillende viscositeiten in dezelfde concentratieoplossing. Hoge graad. De doelviscositeit kan alleen worden bereikt door een grote hoeveelheid cellulose ether met laag molecuulgewicht toe te voegen. De viscositeit heeft weinig afhankelijkheid van de afschuifsnelheid en de hoge viscositeit bereikt de doelviscositeit, en de vereiste toevoegingshoeveelheid is klein en de viscositeit hangt af van de verdikkingsefficiëntie. Om een bepaalde consistentie te bereiken, moet daarom een bepaalde hoeveelheid cellulose -ether (concentratie van de oplossing) en de viscositeit van de oplossing worden gegarandeerd. De geltemperatuur van de oplossing neemt ook lineair af met de toename van de concentratie van de oplossing en gels bij kamertemperatuur na het bereiken van een bepaalde concentratie. De geleringsconcentratie van HPMC is hoger bij kamertemperatuur.
Consistentie kan ook worden aangepast door deeltjesgrootte te kiezen en cellulose -ethers te kiezen met verschillende aanpassingen. De zogenaamde modificatie is om een zekere mate van substitutie van hydroxyalkylgroepen op de skeletstructuur van MC te introduceren. Door de relatieve substitutiewaarden van de twee substituenten te veranderen, dat wil zeggen de DS- en MS -relatieve substitutiewaarden van de methoxy- en hydroxyalkylgroepen die we vaak zeggen. Verschillende prestatie -eisen van cellulose -ether kunnen worden verkregen door de relatieve substitutiewaarden van de twee substituenten te wijzigen.
Uit figuur 4 kunnen we de relatie zien tussen consistentie en aanpassing. De toevoeging van cellulose-ether in figuur 5 beïnvloedt het waterverbruik van de mortel en verandert de water-cementverhouding, wat het verdikingseffect is. Hoe hoger de dosering, hoe groter het waterverbruik.
Cellulose -ethers die worden gebruikt in poedervormige bouwmaterialen moeten snel oplossen in koud water en een geschikte consistentie voor het systeem bieden. Als het een bepaalde afschuifsnelheid krijgt, wordt het nog steeds vlokbaar en colloïdaal blok, wat een ondermaats of slechte kwaliteit is.
Er is ook een goede lineaire relatie tussen de consistentie van cementpasta en de dosering van cellulose -ether. Cellulose -ether kan de viscositeit van mortel aanzienlijk vergroten. Hoe groter de dosering, hoe duidelijker het effect, zie figuur 6.
Hoge viscositeit cellulose ether waterige oplossing heeft een hoge thixotropie, wat ook een belangrijk kenmerk is van cellulose-ether. Waterige oplossingen van MC-type polymeren hebben meestal pseudoplastische en niet-thixotrope vloeibaarheid onder hun geltemperatuur, maar Newtoniaanse stroomeigenschappen bij lage afschuifsnelheden. Pseudoplasticiteit neemt toe met het molecuulgewicht of concentratie van celluloseether, ongeacht het type substituent en de mate van substitutie. Daarom zullen cellulose -ethers van dezelfde viscositeitskwaliteit, ongeacht MC, HPMC, HEMC, altijd dezelfde reologische eigenschappen vertonen, zolang de concentratie en temperatuur constant worden gehouden. Structurele gels worden gevormd wanneer de temperatuur wordt verhoogd en zeer thixotrope stromen treden op. Hoge concentratie en lage viscositeit cellulose -ethers vertonen thixotropie zelfs onder de geltemperatuur. Deze woning is van groot voordeel voor de aanpassing van nivellering en doorzakken bij de bouw van het bouwen van mortel. Hier moet worden verklaard dat hoe hoger de viscositeit van cellulose -ether, hoe beter de waterretentie, maar hoe hoger de viscositeit, hoe hoger het relatieve molecuulgewicht van cellulose -ether, en de overeenkomstige afname van de oplosbaarheid ervan, die een negatieve invloed heeft op de mortierconcentratie en constructieprestaties. Hoe hoger de viscositeit, hoe duidelijker het verdikingseffect op de mortel, maar het is niet volledig evenredig. Sommige gemiddelde en lage viscositeit, maar de gemodificeerde cellulose -ether heeft betere prestaties bij het verbeteren van de structurele sterkte van natte mortel. Met de toename van viscositeit verbetert de waterbehoud van cellulose -ether.
Posttijd: 18-2023