เซลลูโลสอีเทอร์มีบทบาทอย่างไรในปูนผสมแห้ง

เซลลูโลสอีเทอร์เป็นโพลีเมอร์สังเคราะห์ที่ทำจากเซลลูโลสธรรมชาติเป็นวัตถุดิบโดยการดัดแปลงทางเคมี เซลลูโลสอีเทอร์เป็นอนุพันธ์ของเซลลูโลสธรรมชาติ การผลิตเซลลูโลสอีเทอร์และโพลีเมอร์สังเคราะห์มีความแตกต่างกัน วัสดุพื้นฐานที่สุดคือเซลลูโลส สารประกอบโพลีเมอร์ธรรมชาติ เนื่องจากลักษณะพิเศษของโครงสร้างเซลลูโลสตามธรรมชาติ เซลลูโลสเองจึงไม่สามารถทำปฏิกิริยากับสารอีเทอร์ริฟายอิ้งได้ แต่หลังจากการบำบัดสารบวมตัว พันธะไฮโดรเจนที่แข็งแกร่งระหว่างโซ่โมเลกุลและโซ่ถูกทำลาย และกิจกรรมของกลุ่มไฮดรอกซิลถูกปล่อยออกสู่เซลลูโลสอัลคาไลด้วยความสามารถในการทำปฏิกิริยา และเซลลูโลสอีเทอร์ได้ผ่านปฏิกิริยาของสารอีเทอร์ริฟายอิ้ง - หมู่ OH เข้าไป — หรือกลุ่ม

คุณสมบัติของเซลลูโลสอีเทอร์ขึ้นอยู่กับชนิด จำนวน และการกระจายตัวของสารทดแทน การจำแนกประเภทของเซลลูโลสอีเทอร์ยังขึ้นอยู่กับประเภทขององค์ประกอบทดแทน ระดับของอีเทอร์ริฟิเคชัน ความสามารถในการละลาย และการใช้งานที่เกี่ยวข้องที่สามารถจำแนกได้ ตามประเภทขององค์ประกอบทดแทนบนสายโซ่โมเลกุล มันสามารถแบ่งออกเป็นอีเทอร์เดี่ยวและอีเทอร์ผสม MC มักจะใช้เป็นอีเทอร์เดี่ยว ในขณะที่ HPmc เป็นอีเทอร์ผสม เมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ MC เป็นหน่วยกลูโคสเซลลูโลสธรรมชาติบนไฮดรอกซิลคือเมทอไซด์แทนที่ด้วยสูตรโครงสร้างผลิตภัณฑ์ [CO H7O2 (OH) 3-H (OCH3) H] X, ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเธอร์ HPmc เป็นหน่วยบนไฮดรอกซิลเป็นส่วนหนึ่ง ของเมทออกไซด์ที่ถูกแทนที่ อีกส่วนหนึ่งของผลิตภัณฑ์ที่ถูกแทนที่ไฮดรอกซีโพรพิล สูตรโครงสร้างคือ [C6H7O2 (OH) 3-MN (OCH3) M [OCH2CH (OH) CH3] N] X และไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลสอีเธอร์ HEmc ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายและจำหน่ายในท้องตลาด

จากการละลายสามารถแบ่งได้เป็นชนิดไอออนิกและชนิดไม่มีไอออนิก เซลลูโลสอีเทอร์ที่ไม่ใช่ไอออนิกที่ละลายน้ำได้ส่วนใหญ่ประกอบด้วยอัลคิลอีเทอร์และไฮดรอกซิลอัลคิลอีเทอร์สองชุด Ionic Cmc ใช้เป็นหลักในผงซักฟอกสังเคราะห์ สิ่งทอ การพิมพ์ อาหาร และการใช้ประโยชน์จากปิโตรเลียม Non-ionic MC, HPmc, HEmc และอื่นๆ ส่วนใหญ่ใช้ในวัสดุก่อสร้าง การเคลือบลาเท็กซ์ ยา เคมีรายวัน และด้านอื่นๆ เป็นสารเพิ่มความหนา, สารกักเก็บน้ำ, สารทำให้คงตัว, สารช่วยกระจายตัว, สารสร้างฟิล์ม

การกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์

ในการผลิตวัสดุก่อสร้าง โดยเฉพาะปูนผสมแห้ง เซลลูโลสอีเทอร์มีบทบาทที่ไม่อาจทดแทนได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตปูนพิเศษ (ปูนดัดแปลง) ถือเป็นส่วนที่ขาดไม่ได้

บทบาทที่สำคัญของเซลลูโลสอีเทอร์ที่ละลายน้ำได้ในปูนส่วนใหญ่มีสามลักษณะ ด้านหนึ่งคือความสามารถในการกักเก็บน้ำที่ดีเยี่ยม ส่วนที่สองคืออิทธิพลของความสม่ำเสมอของปูนและไทโซโทรปี และประการที่สามคือการมีปฏิสัมพันธ์กับซีเมนต์

การกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์ ขึ้นอยู่กับฐานของความสามารถในการละลายน้ำ องค์ประกอบของปูน ความหนาของชั้นปูน ความต้องการน้ำของปูน เวลาควบแน่นของวัสดุควบแน่น การกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์มาจากความสามารถในการละลายและการขาดน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์เอง เป็นที่ทราบกันดีว่าสายโซ่โมเลกุลของเซลลูโลส แม้ว่าจะมีหมู่ OH ที่มีไฮเดรตสูงจำนวนมาก แต่ก็ไม่ละลายในน้ำเนื่องจากมีโครงสร้างผลึกสูง ความสามารถในการให้น้ำของกลุ่มไฮดรอกซิลเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอที่จะจ่ายให้กับพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลที่แข็งแกร่งและแรงแวนเดอร์วาลส์ เมื่อองค์ประกอบแทนที่ถูกนำเข้าไปในสายโซ่โมเลกุล ไม่เพียงแต่องค์ประกอบแทนที่จะทำลายสายโซ่ไฮโดรเจนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงพันธะไฮโดรเจนระหว่างสายโซ่ที่ถูกทำลายเนื่องจากการเกาะตัวขององค์ประกอบทดแทนระหว่างสายโซ่ที่อยู่ติดกัน ยิ่งองค์ประกอบย่อยมีขนาดใหญ่เท่าใด ระยะห่างระหว่างโมเลกุลก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ยิ่งการทำลายพันธะไฮโดรเจนมีมากขึ้น การขยายตัวของโครงตาข่ายเซลลูโลส สารละลายในเซลลูโลสอีเทอร์จะกลายเป็นน้ำที่ละลายน้ำได้ การก่อตัวของสารละลายความหนืดสูง เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความชุ่มชื้นของโพลีเมอร์จะลดลง และน้ำระหว่างโซ่จะถูกขับออกไป เมื่อผลการคายน้ำเพียงพอ โมเลกุลจะเริ่มรวมตัวกันและเจลจะพับออกเป็นโครงข่ายสามมิติ ปัจจัยที่ส่งผลต่อการกักเก็บน้ำของปูน ได้แก่ ความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์ ปริมาณ ความละเอียดของอนุภาค และอุณหภูมิในการใช้งาน

ยิ่งความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์มากเท่าใด ประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น ความหนืดของสารละลายโพลีเมอร์ก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น น้ำหนักโมเลกุล (ระดับของการเกิดพอลิเมอไรเซชัน) ของพอลิเมอร์ยังถูกกำหนดโดยความยาวและสัณฐานวิทยาของโครงสร้างโมเลกุลของสายโซ่ และการกระจายตัวของจำนวนองค์ประกอบทดแทนส่งผลโดยตรงต่อช่วงความหนืด [eta] = กม.อัลฟา

ความหนืดที่แท้จริงของสารละลายโพลีเมอร์

เอ็ม น้ำหนักโมเลกุลของโพลีเมอร์

ค่าคงที่ลักษณะเฉพาะของα โพลีเมอร์

ค่าสัมประสิทธิ์สารละลายความหนืด K

ความหนืดของสารละลายโพลีเมอร์ขึ้นอยู่กับน้ำหนักโมเลกุลของโพลีเมอร์ ความหนืดและความเข้มข้นของสารละลายเซลลูโลสอีเทอร์สัมพันธ์กับการใช้งานต่างๆ ดังนั้นเซลลูโลสอีเทอร์แต่ละตัวจึงมีข้อกำหนดความหนืดที่แตกต่างกันมากมาย การควบคุมความหนืดยังส่วนใหญ่ผ่านการย่อยสลายของเซลลูโลสอัลคาไล กล่าวคือ การแตกหักของสายโซ่โมเลกุลเซลลูโลสเพื่อให้บรรลุ

สำหรับขนาดอนุภาค ยิ่งอนุภาคละเอียดมากเท่าไร การกักเก็บน้ำก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น อนุภาคขนาดใหญ่ของเซลลูโลสอีเทอร์สัมผัสกับน้ำ พื้นผิวจะละลายทันทีและสร้างเจลเพื่อห่อวัสดุเพื่อป้องกันไม่ให้โมเลกุลของน้ำเจาะต่อไป บางครั้งการกวนเป็นเวลานานไม่สามารถกระจายตัวละลายได้อย่างสม่ำเสมอ การก่อตัวของสารละลายตกตะกอนโคลนหรือ รวมตัวกัน ความสามารถในการละลายของเซลลูโลสอีเทอร์เป็นปัจจัยหนึ่งในการเลือกเซลลูโลสอีเทอร์

ความหนาและ thixotropy ของเซลลูโลสอีเทอร์

ผลที่สองของเซลลูโลสอีเทอร์ – การทำให้หนาขึ้นขึ้นอยู่กับ: ระดับการเกิดโพลิเมอไรเซชันของเซลลูโลสอีเทอร์ ความเข้มข้นของสารละลาย อัตราเฉือน อุณหภูมิ และสภาวะอื่นๆ คุณสมบัติการเกิดเจลของสารละลายมีลักษณะเฉพาะกับอัลคิลเซลลูโลสและอนุพันธ์ดัดแปลง ลักษณะการเกิดเจลสัมพันธ์กับระดับของการทดแทน ความเข้มข้นของสารละลาย และสารเติมแต่ง สำหรับอนุพันธ์ดัดแปลงไฮดรอกซิลอัลคิล คุณสมบัติของเจลยังสัมพันธ์กับระดับของการดัดแปลงไฮดรอกซิลอัลคิลด้วย สำหรับความเข้มข้นของสารละลาย MC และ HPmc ความหนืดต่ำสามารถเตรียมสารละลายความเข้มข้น 10%-15% MC และ HPmc ความหนืดปานกลางสามารถเตรียมสารละลาย 5%-10% และ MC และ HPmc ความหนืดสูงสามารถเตรียมได้เพียง 2%-3% เท่านั้น สารละลายและโดยปกติแล้วความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์ก็จะให้คะแนนด้วยสารละลาย 1% -2% ประสิทธิภาพการข้นเซลลูโลสอีเทอร์น้ำหนักโมเลกุลสูง ความเข้มข้นของสารละลายเท่ากัน โพลีเมอร์น้ำหนักโมเลกุลต่างกันมีความหนืด ความหนืด และน้ำหนักโมเลกุลต่างกันสามารถแสดงได้ดังนี้ [η]=2.92×10-2 (DPn) 0.905, DPn คือค่าเฉลี่ย ระดับการเกิดพอลิเมอไรเซชันสูง เซลลูโลสอีเทอร์น้ำหนักโมเลกุลต่ำต้องเพิ่มมากขึ้นเพื่อให้ได้ความหนืดเป้าหมาย ความหนืดของมันขึ้นอยู่กับอัตราเฉือนน้อยกว่า ความหนืดสูงเพื่อให้ได้ความหนืดเป้าหมาย จำนวนที่ต้องเติมน้อยลง ความหนืดขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพการทำให้หนาขึ้น ดังนั้น เพื่อให้เกิดความสม่ำเสมอ จึงต้องรับประกันปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ (ความเข้มข้นของสารละลาย) และความหนืดของสารละลายจำนวนหนึ่ง อุณหภูมิการเกิดเจลของสารละลายลดลงเป็นเส้นตรงกับความเข้มข้นของสารละลายที่เพิ่มขึ้น และการเกิดเจลเกิดขึ้นที่อุณหภูมิห้องหลังจากถึงความเข้มข้นที่กำหนด HPmc มีความเข้มข้นของเจลสูงที่อุณหภูมิห้อง

ความสอดคล้องสามารถปรับได้โดยการเลือกขนาดอนุภาคและเซลลูโลสอีเทอร์ที่มีระดับการปรับเปลี่ยนที่แตกต่างกัน การดัดแปลงที่เรียกว่าคือการแนะนำกลุ่มไฮดรอกซิลอัลคิลในระดับหนึ่งของการทดแทนโครงสร้างโครงกระดูกของ MC โดยการเปลี่ยนค่าการแทนที่สัมพัทธ์ขององค์ประกอบแทนที่ทั้งสอง นั่นคือ ค่าการแทนที่สัมพัทธ์ของ DS และ MS ของหมู่เมทอกซีและไฮดรอกซิล จำเป็นต้องมีคุณสมบัติต่างๆ ของเซลลูโลสอีเทอร์โดยการเปลี่ยนค่าการทดแทนสัมพัทธ์ของสารทดแทนสองชนิด

ความสัมพันธ์ระหว่างความสม่ำเสมอและการปรับเปลี่ยน ในรูปที่ 5 การเติมเซลลูโลสอีเทอร์ส่งผลต่อการใช้น้ำของมอร์ตาร์ และเปลี่ยนอัตราส่วนตัวจับน้ำของน้ำและซีเมนต์ ซึ่งเป็นผลที่ทำให้ข้นขึ้น ปริมาณการใช้น้ำก็จะยิ่งมากขึ้น

เซลลูโลสอีเทอร์ที่ใช้ในวัสดุก่อสร้างที่เป็นผงจะต้องละลายอย่างรวดเร็วในน้ำเย็น และช่วยให้ระบบมีความสม่ำเสมอที่เหมาะสม หากอัตราเฉือนที่กำหนดยังคงเป็นการตกตะกอนและคอลลอยด์ แสดงว่าเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพต่ำกว่ามาตรฐานหรือมีคุณภาพต่ำ

นอกจากนี้ยังมีความสัมพันธ์เชิงเส้นที่ดีระหว่างความสม่ำเสมอของสารละลายซีเมนต์และปริมาณของเซลลูโลสอีเทอร์ เซลลูโลสอีเทอร์สามารถเพิ่มความหนืดของปูนได้อย่างมาก ยิ่งปริมาณมากเท่าไร ผลที่ได้ก็จะยิ่งชัดเจนมากขึ้นเท่านั้น

สารละลายน้ำเซลลูโลสอีเทอร์ที่มีความหนืดสูงจะมี thixotropy สูง ซึ่งเป็นคุณลักษณะหนึ่งของเซลลูโลสอีเทอร์ สารละลายที่เป็นน้ำของโพลีเมอร์ประเภท Mc มักจะมีของเหลวเทียมแบบ non-thixotropic ต่ำกว่าอุณหภูมิเจล แต่มีคุณสมบัติการไหลของนิวตันที่อัตราเฉือนต่ำ พลาสมาเทียมจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของน้ำหนักโมเลกุลหรือความเข้มข้นของเซลลูโลสอีเทอร์ และไม่ขึ้นกับชนิดและระดับของส่วนประกอบทดแทน ดังนั้น เซลลูโลสอีเทอร์ที่มีเกรดความหนืดเดียวกัน ไม่ว่าจะเป็น MC, HPmc หรือ HEmc จะแสดงคุณสมบัติทางรีโอโลจีเหมือนเดิมเสมอตราบใดที่ความเข้มข้นและอุณหภูมิคงที่ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น จะเกิดเจลที่มีโครงสร้างและมีการไหลของทิกโซโทรปิกสูง เซลลูโลสอีเทอร์ที่มีความเข้มข้นสูงและความหนืดต่ำจะแสดงไทโซโทรปีแม้จะต่ำกว่าอุณหภูมิเจลก็ตาม คุณสมบัตินี้มีประโยชน์อย่างมากต่อการก่อสร้างปูนฉาบเพื่อปรับคุณสมบัติการไหลและการไหล จำเป็นต้องอธิบายที่นี่ว่ายิ่งความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์สูงเท่าไร การกักเก็บน้ำก็จะดีขึ้นเท่านั้น แต่ยิ่งความหนืดสูง น้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของเซลลูโลสอีเทอร์ก็จะยิ่งสูงขึ้น ความสามารถในการละลายลดลงซึ่งส่งผลเสียต่อ ความเข้มข้นของปูนและประสิทธิภาพการก่อสร้าง ยิ่งความหนืดสูง ผลของปูนที่หนาขึ้นก็จะยิ่งชัดเจนมากขึ้น แต่ก็ไม่ใช่ความสัมพันธ์ตามสัดส่วนที่สมบูรณ์ ความหนืดต่ำ แต่มีเซลลูโลสอีเทอร์ที่ปรับเปลี่ยนในการปรับปรุงความแข็งแรงโครงสร้างของปูนเปียกมีประสิทธิภาพที่ดีเยี่ยมมากขึ้น ด้วยการเพิ่มความหนืด การกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์ดีขึ้น