El éter de celulosa es un polímero sintético elaborado a partir de celulosa natural como materia prima mediante modificación química. El éter de celulosa es un derivado de la celulosa natural, la producción de éter de celulosa y el polímero sintético es diferente, su material más básico es la celulosa, compuestos poliméricos naturales. Debido a la particularidad de la estructura natural de la celulosa, la celulosa en sí no tiene capacidad para reaccionar con el agente eterificante. Pero después del tratamiento con el agente hinchante, los fuertes enlaces de hidrógeno entre las cadenas moleculares y las cadenas se destruyeron, y la actividad del grupo hidroxilo se liberó en celulosa alcalina con capacidad de reacción, y el éter de celulosa se obtuvo mediante la reacción del agente eterificante - grupo OH en - O grupo.
Las propiedades de los éteres de celulosa dependen del tipo, número y distribución de los sustituyentes. La clasificación del éter de celulosa también se puede clasificar según el tipo de sustituyentes, el grado de eterificación, la solubilidad y la aplicación relacionada. Según el tipo de sustituyentes de la cadena molecular, se puede dividir en éter simple y éter mixto. MC se utiliza normalmente como un éter único, mientras que HPmc es un éter mixto. El éter de metilcelulosa MC es una unidad de glucosa de celulosa natural en el hidroxilo es metóxido reemplazado por la fórmula de estructura del producto [CO H7O2 (OH) 3-H (OCH3) H] X, éter de hidroxipropilmetilcelulosa HPmc es una unidad en el hidroxilo es parte del metóxido reemplazado, otra parte del producto reemplazado de hidroxipropilo, La fórmula estructural es [C6H7O2(OH)3-MN(OCH3)M [OCH2CH(OH)CH3]N]X y éter de hidroxietilmetilcelulosa HEmc, que es ampliamente utilizado y vendido en el mercado.
Por la solubilidad se puede dividir en tipo iónico y tipo no iónico. El éter de celulosa no iónico soluble en agua se compone principalmente de éter alquílico e éter hidroxialquilo, dos series de variedades. Ionic Cmc se utiliza principalmente en la explotación de detergentes sintéticos, textiles, imprentas, alimentos y petróleo. MC, HPmc, HEmc no iónicos y otros se utilizan principalmente en materiales de construcción, revestimientos de látex, medicina, química diaria y otros aspectos. Como agente espesante, agente de retención de agua, estabilizador, dispersante, agente formador de película.
Retención de agua con éter de celulosa
En la producción de materiales de construcción, especialmente mortero mixto seco, el éter de celulosa juega un papel insustituible, especialmente en la producción de mortero especial (mortero modificado), es una parte indispensable.
El importante papel del éter de celulosa soluble en agua en el mortero tiene principalmente tres aspectos: uno es la excelente capacidad de retención de agua, el segundo es la influencia de la consistencia y la tixotropía del mortero y el tercero es la interacción con el cemento.
La retención de agua del éter de celulosa depende de la base de hidroscopicidad, composición del mortero, espesor de la capa de mortero, demanda de agua del mortero, tiempo de condensación del material de condensación. La retención de agua del éter de celulosa proviene de la solubilidad y deshidratación del propio éter de celulosa. Es bien sabido que las cadenas moleculares de celulosa, aunque contienen una gran cantidad de grupos OH altamente hidratados, son insolubles en agua debido a su estructura altamente cristalina. La capacidad de hidratación de los grupos hidroxilo por sí sola no es suficiente para compensar los fuertes enlaces de hidrógeno intermoleculares y las fuerzas de Van der Waals. Cuando se introducen sustituyentes en una cadena molecular, no solo los sustituyentes destruyen la cadena de hidrógeno, sino que también se rompen los enlaces de hidrógeno entre cadenas debido al acuñamiento de sustituyentes entre cadenas adyacentes. Cuanto mayores son los sustituyentes, mayor es la distancia entre las moléculas. Cuanto mayor es el efecto de destrucción del enlace de hidrógeno, la expansión de la red de celulosa, la solución en el éter de celulosa se vuelve soluble en agua, y se forma una solución de alta viscosidad. A medida que aumenta la temperatura, la hidratación del polímero disminuye y el agua entre las cadenas sale. Cuando el efecto deshidratante es suficiente, las moléculas comienzan a agregarse y el gel se despliega formando una red tridimensional. Los factores que afectan la retención de agua del mortero incluyen la viscosidad, la dosificación, la finura de las partículas y la temperatura de servicio del éter de celulosa.
Cuanto mayor sea la viscosidad del éter de celulosa, mejor será el rendimiento de retención de agua y la viscosidad de la solución polimérica. El peso molecular (grado de polimerización) del polímero también está determinado por la longitud y morfología de la estructura molecular de la cadena, y la distribución del número de sustituyentes afecta directamente el rango de viscosidad. [eta] = Km alfa
Viscosidad intrínseca de soluciones poliméricas.
M peso molecular del polímero
Constante característica del polímero α
K coeficiente de viscosidad de la solución
La viscosidad de la solución polimérica depende del peso molecular del polímero. La viscosidad y concentración de las soluciones de éter de celulosa están relacionadas con diversas aplicaciones. Por lo tanto, cada éter de celulosa tiene muchas especificaciones de viscosidad diferentes, y la regulación de la viscosidad también se logra principalmente mediante la degradación de la celulosa alcalina, es decir, la fractura de la cadena molecular de la celulosa.
Para el tamaño de las partículas, cuanto más finas sean las partículas, mejor será la retención de agua. Las partículas grandes de éter de celulosa entran en contacto con el agua, la superficie se disuelve inmediatamente y forma un gel para envolver el material y evitar que las moléculas de agua sigan penetrando, a veces la agitación prolongada no se puede dispersar uniformemente, se forma una solución floculante turbia o aglomerado. La solubilidad del éter de celulosa es uno de los factores para elegir el éter de celulosa.
Espesamiento y tixotropía del éter de celulosa.
El segundo efecto del éter de celulosa: el espesamiento depende de: el grado de polimerización del éter de celulosa, la concentración de la solución, la velocidad de cizallamiento, la temperatura y otras condiciones. La propiedad de gelificación de la solución es exclusiva de la alquilcelulosa y sus derivados modificados. Las características de gelificación están relacionadas con el grado de sustitución, la concentración de la solución y los aditivos. Para los derivados modificados con hidroxialquilo, las propiedades del gel también están relacionadas con el grado de modificación de hidroxialquilo. Para la concentración de solución de MC y HPmc de baja viscosidad se puede preparar una solución con una concentración del 10% al 15%, la solución de MC y HPmc de viscosidad media se puede preparar con una solución del 5% al 10% y la solución de MC y HPmc de alta viscosidad solo se puede preparar con una concentración del 2% al 3%. Solución y, por lo general, la viscosidad del éter de celulosa también se clasifica mediante una solución del 1% al 2%. Eficacia del espesante de éter de celulosa de alto peso molecular, la misma concentración de solución, diferentes polímeros de peso molecular tienen diferente viscosidad, la viscosidad y el peso molecular se pueden expresar de la siguiente manera, [η]=2,92×10-2 (DPn) 0,905, DPn es el promedio grado de polimerización de alto. Éter de celulosa de bajo peso molecular para agregar más para lograr la viscosidad objetivo. Su viscosidad depende menos de la velocidad de corte, alta viscosidad para lograr la viscosidad objetivo, la cantidad necesaria para agregar menos, la viscosidad depende de la eficiencia del espesamiento. Por tanto, para conseguir una determinada consistencia se debe garantizar una determinada cantidad de éter de celulosa (concentración de la solución) y viscosidad de la solución. La temperatura de gelificación de la solución disminuyó linealmente con el aumento de la concentración de la solución, y la gelificación se produjo a temperatura ambiente después de alcanzar una cierta concentración. HPmc tiene una alta concentración de gelificación a temperatura ambiente.
La consistencia también se puede ajustar seleccionando el tamaño de las partículas y los éteres de celulosa con diferentes grados de modificación. La denominada modificación es la introducción de un grupo hidroxialquilo en un cierto grado de sustitución en la estructura esquelética de MC. Cambiando los valores de sustitución relativos de los dos sustituyentes, es decir, los valores de sustitución relativos DS y MS de los grupos metoxi e hidroxilo. Se requieren varias propiedades del éter de celulosa cambiando los valores de sustitución relativos de dos tipos de sustituyentes.
La relación entre consistencia y modificación. En la Figura 5, la adición de éter de celulosa afecta el consumo de agua del mortero y cambia la relación agua-aglutinante del agua y el cemento, que es el efecto espesante. Cuanto mayor sea la dosis, mayor será el consumo de agua.
Los éteres de celulosa utilizados en materiales de construcción en polvo deben disolverse rápidamente en agua fría y proporcionar al sistema la consistencia adecuada. Si una velocidad de corte determinada todavía es floculante y coloidal, se trata de un producto de mala calidad o de calidad inferior.
También existe una buena relación lineal entre la consistencia de la lechada de cemento y la dosis de éter de celulosa; el éter de celulosa puede aumentar en gran medida la viscosidad del mortero; cuanto mayor sea la dosis, más obvio será el efecto.
La solución acuosa de éter de celulosa con alta viscosidad tiene una alta tixotropía, que es una de las características del éter de celulosa. Las soluciones acuosas de polímeros tipo Mc suelen tener una fluidez pseudoplástica no tixotrópica por debajo de su temperatura de gel, pero propiedades de flujo newtonianas a bajas velocidades de cizallamiento. La pseudoplasticidad aumenta con el aumento del peso molecular o la concentración de éter de celulosa y es independiente del tipo y grado del sustituyente. Por tanto, los éteres de celulosa del mismo grado de viscosidad, ya sea MC, HPmc o HEmc, siempre muestran las mismas propiedades reológicas siempre que la concentración y la temperatura se mantengan constantes. Cuando la temperatura aumenta, se forma un gel estructural y se produce un alto flujo tixotrópico. Los éteres de celulosa con alta concentración y baja viscosidad exhiben tixotropía incluso por debajo de la temperatura del gel. Esta propiedad es de gran beneficio para la construcción de mortero de construcción para ajustar su flujo y su propiedad de suspensión del flujo. Es necesario explicar aquí que cuanto mayor es la viscosidad del éter de celulosa, mejor es la retención de agua, pero cuanto mayor es la viscosidad, mayor es el peso molecular relativo del éter de celulosa, la correspondiente reducción de su solubilidad, lo que tiene un impacto negativo en la concentración del mortero y el rendimiento constructivo. Cuanto mayor es la viscosidad, más evidente es el efecto espesante del mortero, pero no es una relación proporcional completa. Algunos éteres de celulosa modificados, de baja viscosidad, para mejorar la resistencia estructural del mortero húmedo tienen un rendimiento más excelente, con el aumento de la viscosidad, mejora la retención de agua del éter de celulosa.
Hora de publicación: 30-mar-2022