เซลลูโลสอีเธอร์มีบทบาทอย่างไรในครกผสมแห้ง?

เซลลูโลสอีเธอร์เป็นพอลิเมอร์สังเคราะห์ที่ทำจากเซลลูโลสธรรมชาติผ่านการดัดแปลงทางเคมี เซลลูโลสอีเธอร์เป็นอนุพันธ์ของเซลลูโลสธรรมชาติ การผลิตเซลลูโลสอีเธอร์นั้นแตกต่างจากพอลิเมอร์สังเคราะห์ วัสดุพื้นฐานที่สุดคือเซลลูโลสซึ่งเป็นสารประกอบพอลิเมอร์ธรรมชาติ เนื่องจากความพิเศษของโครงสร้างเซลลูโลสธรรมชาติเซลลูโลสเองจึงไม่มีความสามารถในการทำปฏิกิริยากับตัวแทน eTherification อย่างไรก็ตามหลังจากการรักษาของสารบวมพันธะไฮโดรเจนที่แข็งแกร่งระหว่างโซ่โมเลกุลและโซ่จะถูกทำลายและการปลดปล่อยของกลุ่มไฮดรอกซิลกลายเป็นเซลลูโลสอัลคาไลปฏิกิริยา รับเซลลูโลสอีเธอร์

คุณสมบัติของเซลลูโลสอีเทอร์ขึ้นอยู่กับประเภทจำนวนและการกระจายของสารย่อย การจำแนกประเภทของเซลลูโลสอีเทอร์ยังขึ้นอยู่กับประเภทของสารตัวอย่างระดับของ eTherification ความสามารถในการละลายและคุณสมบัติการใช้งานที่เกี่ยวข้อง ตามประเภทของ substituents บนห่วงโซ่โมเลกุลมันสามารถแบ่งออกเป็นอีเธอร์โมโนและอีเธอร์ผสม เรามักจะใช้ MC เป็น Mono Ether และ HPMC เป็นอีเธอร์ผสม เมทิลเซลลูโลสอีเธอร์ MC เป็นผลิตภัณฑ์หลังจากกลุ่มไฮดรอกซิลในหน่วยกลูโคสของเซลลูโลสธรรมชาติจะถูกแทนที่โดยกลุ่ม methoxy สูตรโครงสร้างคือ [CO H7O2 (OH) 3-H (OCH3) H] x มันเป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการแทนที่ส่วนหนึ่งของกลุ่มไฮดรอกซิลในหน่วยที่มีกลุ่ม methoxy และอีกส่วนหนึ่งกับกลุ่มไฮดรอกซีโพรพิล สูตรโครงสร้างคือ [C6H7O2 (OH) 3-MN (OCH3) -M [OCH2CH (OH) CH3] n] x มีไฮดรอกซีเอธิลเมธิลเซลลูโลสอีเธอร์ HEMC ซึ่งเป็นสายพันธุ์หลักที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและขายในตลาด

ในแง่ของความสามารถในการละลายสามารถแบ่งออกเป็นไอออนิกและไม่ใช่ไอออนิก อีเทอร์เซลลูโลสที่ไม่ละลายน้ำที่ละลายในน้ำส่วนใหญ่ประกอบด้วยแอลคิลอีเทอร์แอลคิลสองชุดและอีเทอร์ไฮดรอกซีลคิล Ionic CMC ส่วนใหญ่ใช้ในผงซักฟอกสังเคราะห์การพิมพ์สิ่งทอและการย้อมสีการสำรวจอาหารและน้ำมัน MC ที่ไม่ใช่ไอออนิก, HPMC, HEMC ฯลฯ ส่วนใหญ่จะใช้ในวัสดุก่อสร้าง, สียาง, ยา, เคมีทุกวันและอื่น ๆ ใช้เป็นเครื่องข้น, สารยึดน้ำ, เครื่องทำให้เสถียร, สารช่วยกระจายตัวและการขึ้นรูปฟิล์ม

การกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเธอร์

ในการผลิตวัสดุก่อสร้างโดยเฉพาะอย่างยิ่งปูนผสมแห้งเซลลูโลสอีเธอร์มีบทบาทที่ไม่สามารถถูกแทนที่ได้โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตครกพิเศษ (ปูนที่ดัดแปลง) เป็นองค์ประกอบที่ขาดไม่ได้และสำคัญ

บทบาทที่สำคัญของเซลลูโลสเซลลูโลสที่ละลายในน้ำในปูนส่วนใหญ่มีสามด้านหนึ่งคือความสามารถในการกักเก็บน้ำที่ยอดเยี่ยมอีกอย่างหนึ่งคืออิทธิพลต่อความสม่ำเสมอและ thixotropy ของปูนและที่สามคือปฏิสัมพันธ์กับซีเมนต์

ผลการกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเธอร์ขึ้นอยู่กับการดูดซับน้ำของชั้นฐานองค์ประกอบของครกความหนาของชั้นปูนความต้องการน้ำของครกและเวลาการตั้งค่าของวัสดุการตั้งค่า การกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเธอร์นั้นมาจากความสามารถในการละลายและการขาดน้ำของเซลลูโลสอีเธอร์เอง เป็นที่ทราบกันดีว่าถึงแม้ว่าโซ่โมเลกุลเซลลูโลสมีกลุ่ม OH ที่มีความสามารถสูงจำนวนมาก แต่ก็ไม่สามารถละลายได้ในน้ำเนื่องจากโครงสร้างเซลลูโลสมีผลึกในระดับสูง ความสามารถในการให้ความชุ่มชื้นของกลุ่มไฮดรอกซิลเพียงอย่างเดียวนั้นไม่เพียงพอที่จะครอบคลุมพันธะไฮโดรเจนที่แข็งแกร่งและกองกำลังแวนเดอร์เวลส์ระหว่างโมเลกุล ดังนั้นมันจะบวม แต่ไม่ละลายในน้ำ เมื่อมีการแนะนำตัวลงในห่วงโซ่โมเลกุลไม่เพียง แต่ส่วนประกอบย่อยจะทำลายห่วงโซ่ไฮโดรเจน แต่ยังรวมถึงพันธะไฮโดรเจน interchain จะถูกทำลายเนื่องจากการล่มสลายของสารประกอบระหว่างโซ่ที่อยู่ติดกัน ยิ่ง substituent มากเท่าไหร่ระยะห่างระหว่างโมเลกุลก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ยิ่งระยะทางมากขึ้น ยิ่งผลของการทำลายพันธะไฮโดรเจนมากขึ้นอีเธอร์เซลลูโลสจะกลายเป็นน้ำที่ละลายในน้ำหลังจากที่ตาข่ายเซลลูโลสขยายตัวและสารละลายเข้ามาทำให้เกิดการแก้ปัญหาความหนืดสูง เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นความชุ่มชื้นของพอลิเมอร์จะอ่อนตัวลงและน้ำระหว่างโซ่จะถูกขับออกไป เมื่อเอฟเฟกต์การคายน้ำเพียงพอโมเลกุลจะเริ่มรวมกันสร้างเจลโครงสร้างเครือข่ายสามมิติและพับออก ปัจจัยที่มีผลต่อการกักเก็บน้ำของครกรวมถึงความหนืดของเซลลูโลสอีเธอร์ปริมาณที่เพิ่มความละเอียดของอนุภาคและอุณหภูมิการใช้งาน

ความหนืดของอีเธอร์เซลลูโลสจะยิ่งดีขึ้นเท่าใดประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำก็จะยิ่งดีขึ้นและความหนืดของสารละลายพอลิเมอร์ก็ยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ขึ้นอยู่กับน้ำหนักโมเลกุล (ระดับพอลิเมอไรเซชัน) ของพอลิเมอร์มันยังถูกกำหนดโดยความยาวโซ่ของโครงสร้างโมเลกุลและรูปร่างของโซ่และการกระจายของประเภทและปริมาณของสารย่อยยังส่งผลโดยตรงต่อช่วงความหนืด

[η] = km α

[η] ความหนืดที่แท้จริงของสารละลายพอลิเมอร์

มมมพอลิเมอร์น้ำหนักโมเลกุล

ค่าคงที่ของพอลิเมอร์α

k ค่าสัมประสิทธิ์การแก้ปัญหาความหนืด k

ความหนืดของสารละลายพอลิเมอร์ขึ้นอยู่กับน้ำหนักโมเลกุลของพอลิเมอร์ ความหนืดและความเข้มข้นของสารละลายอีเธอร์เซลลูโลสเกี่ยวข้องกับการใช้งานในสาขาต่าง ๆ ดังนั้นอีเธอร์เซลลูโลสแต่ละตัวจึงมีข้อกำหนดความหนืดที่แตกต่างกันมากมายและการปรับความหนืดส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นได้จากการสลายตัวของเซลลูโลสอัลคาไลนั่นคือการทำลายโซ่โมเลกุลเซลลูโลส

จะเห็นได้จากรูปที่ 1.2 ว่าปริมาณของอีเธอร์เซลลูโลสที่เพิ่มเข้ามาในครกจะยิ่งดีขึ้นประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำที่ดีขึ้นและความหนืดที่สูงขึ้นเท่าไหร่ประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำก็จะยิ่งดีขึ้น

สำหรับขนาดอนุภาคอนุภาคที่ดีขึ้นการกักเก็บน้ำจะดีขึ้นดูรูปที่ 3 หลังจากอนุภาคขนาดใหญ่ของอีเธอร์เซลลูโลสสัมผัสกับน้ำพื้นผิวจะละลายทันทีและสร้างเจลเพื่อห่อวัสดุเพื่อป้องกันโมเลกุลของน้ำจากการแทรกซึม บางครั้งมันก็ไม่สามารถกระจายตัวและละลายได้อย่างสม่ำเสมอแม้หลังจากการกวนในระยะยาว มันส่งผลกระทบอย่างมากต่อการกักเก็บน้ำของอีเธอร์เซลลูโลสและความสามารถในการละลายเป็นหนึ่งในปัจจัยในการเลือกเซลลูโลสอีเธอร์

ความหนาและ thixotropy ของเซลลูโลสอีเธอร์

ฟังก์ชั่นที่สองของเซลลูโลสอีเธอร์ - ความหนาขึ้นอยู่กับ: ระดับของการเกิดพอลิเมอไรเซชันของเซลลูโลสอีเธอร์, ความเข้มข้นของสารละลาย, อัตราการเฉือน, อุณหภูมิและเงื่อนไขอื่น ๆ คุณสมบัติการเจลของสารละลายนั้นไม่ซ้ำกับอัลคิลเซลลูโลสและอนุพันธ์ที่ได้รับการดัดแปลง คุณสมบัติของเจลนั้นเกี่ยวข้องกับระดับของการทดแทนความเข้มข้นของการแก้ปัญหาและสารเติมแต่ง สำหรับอนุพันธ์ที่ได้รับการดัดแปลง Hydroxyalkyl คุณสมบัติของเจลยังเกี่ยวข้องกับระดับการปรับเปลี่ยนของ Hydroxyalkyl สำหรับ MC และ HPMC ที่มีความหนืดต่ำสารละลายความเข้มข้น 10% -15% สามารถเตรียมได้สารละลาย 5% -10% สามารถเตรียมได้สำหรับความหนืดขนาดกลาง MC และ HPMC และสารละลาย 2% -3% สามารถเตรียมได้สำหรับความหนืดสูง MC และ HPMC และการจำแนกความหนืดของเซลลูโลสอีเธอร์ เซลลูโลสอีเธอร์น้ำหนักโมเลกุลสูงมีประสิทธิภาพสูง โพลีเมอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุลที่แตกต่างกันมีความหนืดแตกต่างกันในสารละลายความเข้มข้นเดียวกัน ระดับสูง ความหนืดเป้าหมายสามารถทำได้โดยการเพิ่มอีเธอร์น้ำหนักโมเลกุลน้ำหนักต่ำจำนวนมาก ความหนืดของมันมีการพึ่งพาอัตราการเฉือนเพียงเล็กน้อยและความหนืดสูงถึงความหนืดเป้าหมายและปริมาณที่ต้องการมีขนาดเล็กและความหนืดขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพความหนา ดังนั้นเพื่อให้บรรลุความสอดคล้องที่แน่นอนจึงต้องรับประกันความหนืดของเซลลูโลส (ความเข้มข้นของสารละลาย) และความหนืดของสารละลายจะต้องรับประกัน อุณหภูมิเจลของสารละลายยังลดลงเป็นเส้นตรงเมื่อเพิ่มความเข้มข้นของสารละลายและเจลที่อุณหภูมิห้องหลังจากถึงความเข้มข้นที่แน่นอน ความเข้มข้นของเจลของ HPMC สูงกว่าที่อุณหภูมิห้อง

ความสอดคล้องยังสามารถปรับได้โดยการเลือกขนาดอนุภาคและการเลือกอีเทอร์เซลลูโลสที่มีการปรับเปลี่ยนองศาที่แตกต่างกัน การปรับเปลี่ยนที่เรียกว่าคือการแนะนำระดับหนึ่งของการทดแทนของกลุ่มไฮดรอกซีลคิลในโครงสร้างโครงกระดูกของ MC โดยการเปลี่ยนค่าการทดแทนสัมพัทธ์ของสองส่วนย่อยนั่นคือค่า DS และ MS การทดแทนสัมพัทธ์ของกลุ่ม methoxy และ hydroxyalkyl ที่เรามักจะพูด ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่หลากหลายของอีเธอร์เซลลูโลสสามารถทำได้โดยการเปลี่ยนค่าการทดแทนสัมพัทธ์ของทั้งสององค์ประกอบ

จากรูปที่ 4 เราสามารถเห็นความสัมพันธ์ระหว่างความสอดคล้องและการดัดแปลง การเพิ่มเซลลูโลสอีเธอร์ในรูปที่ 5 ส่งผลกระทบต่อการใช้น้ำของครกและเปลี่ยนแปลงอัตราส่วนน้ำต่อซีเมนต์ซึ่งเป็นผลกระทบที่หนาขึ้น ยิ่งปริมาณมากขึ้นเท่าใดการใช้น้ำก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

เซลลูโลสอีเทอร์ที่ใช้ในวัสดุก่อสร้างผงจะต้องละลายอย่างรวดเร็วในน้ำเย็นและให้ความสอดคล้องที่เหมาะสมสำหรับระบบ หากได้รับอัตราการเฉือนบางอย่างมันก็ยังกลายเป็นบล็อกที่ตกตะกอนและคอลลอยด์ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพต่ำกว่ามาตรฐานหรือไม่ดี

นอกจากนี้ยังมีความสัมพันธ์เชิงเส้นที่ดีระหว่างความสอดคล้องของการวางซีเมนต์และปริมาณของอีเธอร์เซลลูโลส เซลลูโลสอีเธอร์สามารถเพิ่มความหนืดของปูนได้อย่างมาก ยิ่งปริมาณมากขึ้นเท่าใดเอฟเฟกต์ก็ยิ่งดูรูปที่ 6

สารละลายที่มีความหนืดสูงเซลลูโลสอีเธอร์มี thixotropy สูงซึ่งเป็นลักษณะสำคัญของอีเธอร์เซลลูโลส สารละลายน้ำของพอลิเมอร์ชนิด MC มักจะมีการไหลแบบ pseudoplastic และ non-thixotropic ต่ำกว่าอุณหภูมิเจล แต่คุณสมบัติการไหลของนิวตันในอัตราแรงเฉือนต่ำ Pseudoplasticity เพิ่มขึ้นตามน้ำหนักโมเลกุลหรือความเข้มข้นของอีเธอร์เซลลูโลสโดยไม่คำนึงถึงชนิดของการย่อยและระดับการทดแทน ดังนั้นเซลลูโลสอีเทอร์ที่มีเกรดความหนืดเดียวกันไม่ว่า MC, HPMC, HEMC จะแสดงคุณสมบัติการไหลแบบเดียวกันเสมอตราบใดที่ความเข้มข้นและอุณหภูมิคงที่ เจลโครงสร้างจะเกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นและกระแส thixotropic สูงเกิดขึ้น ความเข้มข้นสูงและความหนืดต่ำเซลลูโลสอีเทอร์แสดง thixotropy แม้ต่ำกว่าอุณหภูมิเจล สถานที่ให้บริการนี้เป็นประโยชน์อย่างมากต่อการปรับระดับและการหย่อนคล้อยในการก่อสร้างปูน มันจะต้องอธิบายที่นี่ว่ายิ่งความหนืดของเซลลูโลสอีเธอร์มากเท่าไหร่การกักเก็บน้ำก็จะยิ่งดีขึ้น แต่ยิ่งมีความหนืดมากเท่าใดก็ยิ่งมีน้ำหนักโมเลกุลที่สัมพันธ์กันมากขึ้นของอีเธอร์เซลลูโลสและการลดลงของการละลายที่สอดคล้องกันซึ่งมีผลกระทบด้านลบต่อความเข้มข้นของครก ยิ่งมีความหนืดมากเท่าใดก็ยิ่งมีผลต่อความหนาของครกมากขึ้น แต่ก็ไม่ได้สัดส่วนอย่างสมบูรณ์ ความหนืดขนาดกลางและต่ำบางตัว แต่อีเธอร์เซลลูโลสที่ได้รับการดัดแปลงมีประสิทธิภาพที่ดีขึ้นในการปรับปรุงความแข็งแรงของโครงสร้างของครกเปียก ด้วยการเพิ่มขึ้นของความหนืดการกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเธอร์จะดีขึ้น