რა როლს ასრულებს ცელულოზის ეთერი მშრალ შერეულ ხსნარში?

ცელულოზის ეთერი არის სინთეზური პოლიმერი, რომელიც დამზადებულია ბუნებრივი ცელულოზისგან, როგორც ნედლეულის ქიმიური მოდიფიკაციის შედეგად. ცელულოზის ეთერი არის ბუნებრივი ცელულოზის წარმოებული, ცელულოზის ეთერის წარმოება და სინთეზური პოლიმერი განსხვავებულია, მისი ყველაზე ძირითადი მასალაა ცელულოზა, ბუნებრივი პოლიმერული ნაერთები. ბუნებრივი ცელულოზის სტრუქტურის თავისებურებების გამო, თავად ცელულოზას არ გააჩნია ეთერიფიკაციის აგენტთან რეაგირების უნარი. მაგრამ შეშუპების აგენტის დამუშავების შემდეგ, ძლიერი წყალბადის ბმები მოლეკულურ ჯაჭვებსა და ჯაჭვებს შორის განადგურდა და ჰიდროქსილის ჯგუფის აქტივობა გამოიყოფა რეაქციის უნარის მქონე ტუტე ცელულოზაში, ხოლო ცელულოზის ეთერი მიიღეს ეთერიფიკაციის აგენტის რეაქციით - OH ჯგუფი - ან ჯგუფი.

ცელულოზის ეთერების თვისებები დამოკიდებულია შემცვლელების ტიპზე, რაოდენობასა და განაწილებაზე. ცელულოზის ეთერის კლასიფიკაცია ასევე ეფუძნება შემცვლელების ტიპს, შეიძლება კლასიფიცირდეს ეთერიზაციის ხარისხი, ხსნადობა და შესაბამისი გამოყენება. მოლეკულურ ჯაჭვზე შემცვლელების ტიპის მიხედვით, იგი შეიძლება დაიყოს ერთ ეთერად და შერეულ ეთერად. MC ჩვეულებრივ გამოიყენება როგორც ერთი ეთერი, ხოლო HPmc არის შერეული ეთერი. მეთილის ცელულოზის ეთერი MC არის ბუნებრივი ცელულოზის გლუკოზის ერთეული ჰიდროქსილ-მეთოქსიდზე, რომელიც შეიცვალა პროდუქტის სტრუქტურის ფორმულით [CO H7O2 (OH) 3-H (OCH3) H] X, ჰიდროქსიპროპილ მეთილცელულოზის ეთერი HPmc არის ერთეული ჰიდროქსილის ნაწილი მეთოქსიდის ჩანაცვლება, ჰიდროქსიპროპილის მეორე ნაწილი შეიცვალა პროდუქტის, სტრუქტურული ფორმულა არის [C6H7O2 (OH) 3-MN (OCH3) M [OCH2CH (OH) CH3] N] X და ჰიდროქსიეთილ მეთილცელულოზის ეთერი HEMc, რომელიც ფართოდ გამოიყენება და იყიდება ბაზარზე.

ხსნადობიდან შეიძლება დაიყოს იონურ და არაიონურ ტიპებად. წყალში ხსნადი არაიონური ცელულოზის ეთერი ძირითადად შედგება ალკილის ეთერის და ჰიდროქსილის ალკილის ეთერის ორი სერიის ჯიშისგან. Ionic Cmc ძირითადად გამოიყენება სინთეზური სარეცხი საშუალებების, ტექსტილის, ბეჭდვის, საკვებისა და ნავთობის ექსპლუატაციაში. არაიონური MC, HPmc, HEMc და სხვა ძირითადად გამოიყენება სამშენებლო მასალებში, ლატექსის საფარებში, მედიცინაში, ყოველდღიურ ქიმიაში და სხვა ასპექტებში. როგორც გასქელება, წყლის შემაკავებელი აგენტი, სტაბილიზატორი, დისპერსანტი, ფირის ფორმირების საშუალება.

ცელულოზის ეთერის წყლის შეკავება

სამშენებლო მასალების, განსაკუთრებით მშრალი შერეული ნაღმტყორცნების წარმოებაში ცელულოზის ეთერი შეუცვლელ როლს ასრულებს, განსაკუთრებით სპეციალური ნაღმტყორცნების (მოდიფიცირებული ნაღმტყორცნების) წარმოებაში, შეუცვლელი ნაწილია.

წყალში ხსნადი ცელულოზის ეთერის მნიშვნელოვან როლს ნაღმტყორცნებში ძირითადად აქვს სამი ასპექტი, ერთი არის შესანიშნავი წყლის შეკავების უნარი, მეორე არის ნაღმტყორცნების კონსისტენციის და თიქსოტროპიის გავლენა და მესამე არის ურთიერთქმედება ცემენტთან.

ცელულოზის ეთერის წყლის შეკავება, დამოკიდებულია ჰიდროსკოპიურობის საფუძველზე, ნაღმტყორცნების შემადგენლობაზე, ნაღმტყორცნების ფენის სისქეზე, ნაღმტყორცნების წყალზე მოთხოვნაზე, კონდენსაციის მასალის კონდენსაციის დროს. ცელულოზის ეთერის წყლის შეკავება ხდება თავად ცელულოზის ეთერის ხსნადობისა და გაუწყლოების შედეგად. ცნობილია, რომ ცელულოზის მოლეკულური ჯაჭვები, მიუხედავად იმისა, რომ ისინი შეიცავს უაღრესად ჰიდრატირებული OH ჯგუფების დიდ რაოდენობას, წყალში უხსნადია მათი ძლიერ კრისტალური სტრუქტურის გამო. მხოლოდ ჰიდროქსილის ჯგუფების ჰიდრატაციის უნარი არ არის საკმარისი იმისათვის, რომ გადაიხადოს ძლიერი ინტერმოლეკულური წყალბადის ბმები და ვან დერ ვაალსის ძალები. როდესაც შემცვლელები შედიან მოლეკულურ ჯაჭვში, არა მხოლოდ შემცვლელები ანადგურებენ წყალბადის ჯაჭვს, არამედ წყდება წყალბადის ჯაჭვური ობლიგაციები მეზობელ ჯაჭვებს შორის შემცვლელების ჩაყრის გამო. რაც უფრო დიდია შემცვლელი, მით მეტია მანძილი მოლეკულებს შორის. რაც უფრო დიდია წყალბადის ბმის ეფექტის განადგურება, ცელულოზის გისოსების გაფართოება, ხსნარი ცელულოზის ეთერში ხდება წყალში ხსნადი, წარმოიქმნება მაღალი სიბლანტის ხსნარი. ტემპერატურის მატებასთან ერთად პოლიმერის ჰიდრატაცია მცირდება და ჯაჭვებს შორის წყალი გამოიდევნება. როდესაც დეჰიდრატაციის ეფექტი საკმარისია, მოლეკულები იწყებენ აგრეგაციას და გელი იკეცება სამგანზომილებიან ქსელში. ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ ნაღმტყორცნების წყლის შეკავებაზე, მოიცავს ცელულოზის ეთერის სიბლანტეს, დოზას, ნაწილაკების სისუფთავეს და მომსახურების ტემპერატურას.

რაც უფრო დიდია ცელულოზის ეთერის სიბლანტე, მით უკეთესია წყლის შეკავების მოქმედება, პოლიმერული ხსნარის სიბლანტე. პოლიმერის მოლეკულური წონა (პოლიმერიზაციის ხარისხი) ასევე განისაზღვრება ჯაჭვის მოლეკულური სტრუქტურის სიგრძით და მორფოლოგიით, ხოლო შემცვლელების რაოდენობის განაწილება პირდაპირ გავლენას ახდენს სიბლანტის დიაპაზონზე. [eta] = კმ ალფა

პოლიმერული ხსნარების შინაგანი სიბლანტე

M პოლიმერის მოლეკულური წონა

α პოლიმერის დამახასიათებელი მუდმივი

K სიბლანტის ხსნარის კოეფიციენტი

პოლიმერის ხსნარის სიბლანტე დამოკიდებულია პოლიმერის მოლეკულურ წონაზე. ცელულოზის ეთერის ხსნარების სიბლანტე და კონცენტრაცია დაკავშირებულია სხვადასხვა აპლიკაციებთან. ამიტომ, თითოეულ ცელულოზის ეთერს აქვს მრავალი განსხვავებული სიბლანტის სპეციფიკა, სიბლანტის რეგულირება ასევე ძირითადად ხდება ტუტე ცელულოზის დეგრადაციის გზით, კერძოდ, ცელულოზის მოლეკულური ჯაჭვის მოტეხილობით.

ნაწილაკების ზომისთვის, რაც უფრო თხელია ნაწილაკი, მით უკეთესია წყლის შეკავება. ცელულოზის ეთერის დიდი ნაწილაკები წყალთან კონტაქტშია, ზედაპირი მაშინვე იხსნება და წარმოიქმნება გელი მასალის შესაფუთად, რათა თავიდან აიცილოს წყლის მოლეკულების შეღწევა, ხანდახან ხანგრძლივი მორევა ვერ იშლება თანაბრად, იხსნება, წარმოიქმნება ტალახიანი ფლოკულენტური ხსნარი ან აგლომერატი. ცელულოზის ეთერის ხსნადობა არის ცელულოზის ეთერის არჩევის ერთ-ერთი ფაქტორი.

ცელულოზის ეთერის გასქელება და თიქსოტროპია

ცელულოზის ეთერის მეორე ეფექტი - გასქელება დამოკიდებულია: ცელულოზის ეთერის პოლიმერიზაციის ხარისხზე, ხსნარის კონცენტრაციაზე, ათვლის სიჩქარეზე, ტემპერატურაზე და სხვა პირობებზე. ხსნარის გელაციის თვისება უნიკალურია ალკილის ცელულოზისა და მისი მოდიფიცირებული წარმოებულებისთვის. გელაციის მახასიათებლები დაკავშირებულია ჩანაცვლების ხარისხთან, ხსნარის კონცენტრაციასთან და დანამატებთან. ჰიდროქსილის ალკილის მოდიფიცირებული წარმოებულებისთვის, გელის თვისებები ასევე დაკავშირებულია ჰიდროქსილის ალკილის მოდიფიკაციის ხარისხთან. დაბალი სიბლანტის MC და HPmc ხსნარის კონცენტრაციისთვის შეიძლება მომზადდეს 10%-15% კონცენტრაციის ხსნარი, საშუალო სიბლანტის MC და HPmc შეიძლება მომზადდეს 5%-10% ხსნარი და მაღალი სიბლანტის MC და HPmc მხოლოდ 2%-3% ხსნარი და, როგორც წესი, ცელულოზის ეთერის სიბლანტე ასევე ფასდება 1%-2% ხსნარით. მაღალი მოლეკულური წონის ცელულოზის ეთერის გასქელების ეფექტურობა, ხსნარის იგივე კონცენტრაცია, სხვადასხვა მოლეკულური წონის პოლიმერებს აქვთ განსხვავებული სიბლანტე, სიბლანტე და მოლეკულური წონა შეიძლება გამოიხატოს შემდეგნაირად, [η]=2.92×10-2 (DPn) 0.905, DPn არის საშუალო მაღალი პოლიმერიზაციის ხარისხი. დაბალი მოლეკულური წონის ცელულოზის ეთერი მეტის დასამატებლად სამიზნე სიბლანტის მისაღწევად. მისი სიბლანტე ნაკლებად არის დამოკიდებული ათვლის სიჩქარეზე, მაღალი სიბლანტე მიზნობრივი სიბლანტის მისაღწევად, ნაკლების დასამატებლად საჭირო რაოდენობა, სიბლანტე დამოკიდებულია გასქელების ეფექტურობაზე. ამიტომ, გარკვეული თანმიმდევრულობის მისაღწევად, გარანტირებული უნდა იყოს ცელულოზის ეთერის გარკვეული რაოდენობა (ხსნარის კონცენტრაცია) და ხსნარის სიბლანტე. ხსნარის გელაციის ტემპერატურა წრფივად მცირდებოდა ხსნარის კონცენტრაციის მატებასთან ერთად, ხოლო გელაცია ხდებოდა ოთახის ტემპერატურაზე გარკვეული კონცენტრაციის მიღწევის შემდეგ. HPmc-ს აქვს მაღალი გელაციის კონცენტრაცია ოთახის ტემპერატურაზე.

თანმიმდევრულობა ასევე შეიძლება დარეგულირდეს ნაწილაკების ზომისა და ცელულოზის ეთერების შერჩევით სხვადასხვა ხარისხის მოდიფიკაციით. ეგრეთ წოდებული მოდიფიკაცია არის ჰიდროქსილის ალკილის ჯგუფის შეყვანა MC-ის ჩონჩხის სტრუქტურაზე გარკვეული ხარისხის ჩანაცვლებით. ორი შემცვლელის ფარდობითი ჩანაცვლების მნიშვნელობების შეცვლით, ანუ მეთოქსი და ჰიდროქსილის ჯგუფების DS და MS ფარდობითი ჩანაცვლების მნიშვნელობები. ცელულოზის ეთერის სხვადასხვა თვისებები საჭიროა ორი სახის შემცვლელის ფარდობითი ჩანაცვლების მნიშვნელობების შეცვლით.

კავშირი თანმიმდევრულობასა და მოდიფიკაციას შორის. 5 სურათზე, ცელულოზის ეთერის დამატება გავლენას ახდენს ნაღმტყორცნების წყლის მოხმარებაზე და ცვლის წყლისა და ცემენტის წყალ-შემკვრელ თანაფარდობას, რაც წარმოადგენს გასქელების ეფექტს. რაც უფრო მაღალია დოზა, მით მეტია წყლის მოხმარება.

ფხვნილიან სამშენებლო მასალებში გამოყენებული ცელულოზის ეთერები სწრაფად უნდა გაიხსნას ცივ წყალში და უზრუნველყოს სისტემას სწორი კონსისტენცია. თუ მოცემული ათვლის სიჩქარე კვლავ ფლოკულენტური და კოლოიდურია, ეს არის უხარისხო ან უხარისხო პროდუქტი.

ასევე არსებობს კარგი ხაზოვანი კავშირი ცემენტის ხსნარის თანმიმდევრულობასა და ცელულოზის ეთერის დოზას შორის, ცელულოზის ეთერს შეუძლია მნიშვნელოვნად გაზარდოს ნაღმტყორცნების სიბლანტე, რაც უფრო დიდია დოზა, მით უფრო აშკარაა ეფექტი.

მაღალი სიბლანტის მქონე ცელულოზის ეთერის წყალხსნარს აქვს მაღალი თიქსოტროპია, რაც ცელულოზის ეთერის ერთ-ერთი მახასიათებელია. Mc ტიპის პოლიმერების წყალხსნარებს ჩვეულებრივ აქვთ ფსევდოპლასტიკური, არათიქსოტროპული სითხე მათი გელის ტემპერატურაზე დაბალი, მაგრამ ნიუტონის ნაკადის თვისებები დაბალი ათვლის სიჩქარით. ფსევდოპლასტიურობა იზრდება მოლეკულური წონის ან ცელულოზის ეთერის კონცენტრაციის მატებასთან ერთად და დამოუკიდებელია შემცვლელის ტიპისა და ხარისხისგან. ამიტომ, იგივე სიბლანტის ხარისხის ცელულოზის ეთერები, იქნება ეს MC, HPmc თუ HEmc, ყოველთვის აჩვენებენ ერთსა და იმავე რეოლოგიურ თვისებებს, სანამ კონცენტრაცია და ტემპერატურა უცვლელი რჩება. როდესაც ტემპერატურა იზრდება, წარმოიქმნება სტრუქტურული გელი და წარმოიქმნება მაღალი თიქსოტროპული ნაკადი. ცელულოზის ეთერები მაღალი კონცენტრაციით და დაბალი სიბლანტით ავლენენ თიქსოტროპიას გელის ტემპერატურაზეც კი. ეს ქონება დიდ სარგებელს მოაქვს სამშენებლო ნაღმტყორცნების მშენებლობაში, რათა დაარეგულიროს მისი ნაკადი და ნაკადის ჩამოკიდებული ქონება. აქვე უნდა განვმარტოთ, რომ რაც უფრო მაღალია ცელულოზის ეთერის სიბლანტე, მით უკეთესია წყლის შეკავება, მაგრამ რაც უფრო მაღალია სიბლანტე, მით უფრო მაღალია ცელულოზის ეთერის ფარდობითი მოლეკულური წონა, შესაბამისად მცირდება მისი ხსნადობა, რაც უარყოფითად მოქმედებს ნაღმტყორცნების კონცენტრაცია და სამშენებლო შესრულება. რაც უფრო მაღალია სიბლანტე, მით უფრო აშკარაა ნაღმტყორცნების გასქელება, მაგრამ ეს არ არის სრული პროპორციული ურთიერთობა. ზოგიერთი დაბალი სიბლანტის, მაგრამ შეცვლილი ცელულოზის ეთერი სველი ნაღმტყორცნების სტრუქტურული სიმტკიცის გასაუმჯობესებლად აქვს უფრო შესანიშნავი შესრულება, სიბლანტის მატებასთან ერთად, ცელულოზის ეთერის წყლის შეკავება გაუმჯობესდა.