Celluloseether ist ein synthetisches Polymer, das durch chemische Modifikation aus natürlichem Cellulose als Rohstoff hergestellt wird. Celluloseether ist ein Derivat natürlicher Cellulose. Die Herstellung von Celluloseether und synthetischem Polymer unterscheidet sich, sein grundlegendstes Material ist Cellulose, natürliche Polymerverbindungen. Aufgrund der Besonderheit der natürlichen Zellulosestruktur ist Zellulose selbst nicht in der Lage, mit dem Veretherungsmittel zu reagieren. Aber nach der Behandlung mit dem Quellmittel wurden die starken Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Molekülketten und Ketten zerstört und die Aktivität der Hydroxylgruppe wurde in reaktionsfähige Alkalicellulose freigesetzt, und Celluloseether wurde durch die Reaktion des Veretherungsmittels mit der OH-Gruppe erhalten – ODER-Gruppe.
Die Eigenschaften von Celluloseethern hängen von der Art, Anzahl und Verteilung der Substituenten ab. Die Klassifizierung von Celluloseether basiert auch auf der Art der Substituenten, dem Veretherungsgrad, der Löslichkeit und der damit verbundenen Anwendung. Je nach Art der Substituenten an der Molekülkette kann sie in einzelne Ether und gemischte Ether unterteilt werden. MC wird normalerweise als einzelner Ether verwendet, während HPmc ein gemischter Ether ist. Methylcelluloseether MC ist eine natürliche Celluloseglucose-Einheit auf der Hydroxylgruppe, die durch die Produktstrukturformel [CO H7O2 (OH) 3-H (OCH3) H] X ersetzt wird, Hydroxypropylmethylcelluloseether HPmc ist eine Einheit auf der Hydroxylgruppe des ersetzten Methoxids, ein anderer Teil des durch Hydroxypropyl ersetzten Produkts. Die Strukturformel lautet [C6H7O2 (OH) 3-MN (OCH3) M [OCH2CH (OH) CH3] N] X und Hydroxyethylmethylcelluloseether HEmc, der weit verbreitet ist und auf dem Markt verkauft wird.
Aufgrund der Löslichkeit kann in ionischen Typ und nichtionischen Typ unterteilt werden. Wasserlöslicher nichtionischer Celluloseether besteht hauptsächlich aus zwei Arten von Alkylethern und Hydroxylalkylethern. Ionisches Cmc wird hauptsächlich in der synthetischen Waschmittel-, Textil-, Druck-, Lebensmittel- und Erdölförderung eingesetzt. Nichtionisches MC, HPmc, HEmc und andere werden hauptsächlich in Baumaterialien, Latexbeschichtungen, der Medizin, der täglichen Chemie und anderen Bereichen verwendet. Als Verdickungsmittel, Wasserretentionsmittel, Stabilisator, Dispergiermittel, Filmbildner.
Celluloseether-Wasserretention
Bei der Herstellung von Baustoffen, insbesondere von Trockenmörteln, spielt Celluloseether eine unersetzliche Rolle, insbesondere bei der Herstellung von Spezialmörtel (modifizierter Mörtel) ist er ein unverzichtbarer Bestandteil.
Die wichtige Rolle von wasserlöslichem Celluloseether im Mörtel besteht hauptsächlich aus drei Aspekten: Zum einen ist das hervorragende Wasserrückhaltevermögen, zum anderen der Einfluss der Mörtelkonsistenz und Thixotropie und zum dritten die Wechselwirkung mit Zement.
Die Wasserretention von Celluloseether hängt von der Hydroskopiebasis, der Mörtelzusammensetzung, der Mörtelschichtdicke, dem Mörtelwasserbedarf und der Kondensationszeit des Kondensationsmaterials ab. Die Wasserretention von Celluloseether ist auf die Löslichkeit und Dehydrierung des Celluloseethers selbst zurückzuführen. Es ist bekannt, dass Zellulosemolekülketten, obwohl sie eine große Anzahl hochhydratisierter OH-Gruppen enthalten, aufgrund ihrer hochkristallinen Struktur in Wasser unlöslich sind. Die Hydratationsfähigkeit von Hydroxylgruppen allein reicht nicht aus, um die starken intermolekularen Wasserstoffbrückenbindungen und Van-der-Waals-Kräfte zu finanzieren. Wenn Substituenten in die Molekülkette eingeführt werden, zerstören nicht nur die Substituenten die Wasserstoffkette, sondern auch die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Ketten werden durch die Verkeilung von Substituenten zwischen benachbarten Ketten aufgebrochen. Je größer die Substituenten sind, desto größer ist der Abstand zwischen den Molekülen. Je größer die Zerstörung des Wasserstoffbrückeneffekts ist, desto größer ist die Ausdehnung des Zellulosegitters, desto wasserlöslicher wird die Lösung im Zelluloseether, und es entsteht eine hochviskose Lösung. Mit steigender Temperatur nimmt die Hydratation des Polymers ab und das Wasser zwischen den Ketten wird ausgetrieben. Wenn die entwässernde Wirkung ausreichend ist, beginnen die Moleküle zu aggregieren und das Gel entfaltet sich zu einem dreidimensionalen Netzwerk. Zu den Faktoren, die die Wasserretention von Mörtel beeinflussen, gehören die Viskosität des Celluloseethers, die Dosierung, die Partikelfeinheit und die Betriebstemperatur.
Je höher die Viskosität des Celluloseethers ist, desto besser ist das Wasserrückhaltevermögen, also die Viskosität der Polymerlösung. Das Molekulargewicht (Polymerisationsgrad) des Polymers wird auch durch die Länge und Morphologie der Molekülstruktur der Kette bestimmt, und die Verteilung der Anzahl der Substituenten wirkt sich direkt auf den Viskositätsbereich aus. [eta] = Km alpha
Grenzviskosität von Polymerlösungen
Molekulargewicht des M-Polymers
α-Polymer-Kennkonstante
K-Viskositätskoeffizient der Lösung
Die Viskosität der Polymerlösung hängt vom Molekulargewicht des Polymers ab. Die Viskosität und Konzentration von Celluloseetherlösungen hängen mit verschiedenen Anwendungen zusammen. Daher hat jeder Celluloseether viele unterschiedliche Viskositätsspezifikationen. Die Regulierung der Viskosität erfolgt ebenfalls hauptsächlich durch den Abbau von Alkalicellulose, nämlich den Bruch der Cellulosemolekülkette.
Bei der Partikelgröße gilt: Je feiner die Partikel, desto besser ist die Wasserretention. Bei Kontakt großer Celluloseetherpartikel mit Wasser löst sich die Oberfläche sofort auf und bildet ein Gel, das das Material umhüllt, um zu verhindern, dass Wassermoleküle weiter eindringen. Manchmal kann durch längeres Rühren die Auflösung nicht gleichmäßig verteilt werden, es kommt zur Bildung einer schlammigen, flockigen Lösung oder Agglomerat. Die Löslichkeit von Celluloseether ist einer der Faktoren für die Wahl von Celluloseether.
Verdickung und Thixotropie von Celluloseether
Der zweite Effekt von Celluloseether – die Verdickung – hängt ab von: Polymerisationsgrad des Celluloseethers, Lösungskonzentration, Schergeschwindigkeit, Temperatur und anderen Bedingungen. Die Gelbildungseigenschaft der Lösung ist einzigartig bei Alkylcellulose und ihren modifizierten Derivaten. Die Gelierungseigenschaften hängen vom Substitutionsgrad, der Lösungskonzentration und den Zusatzstoffen ab. Bei Hydroxyl-Alkyl-modifizierten Derivaten hängen die Geleigenschaften auch vom Grad der Hydroxyl-Alkyl-Modifizierung ab. Für die Lösungskonzentration von MC und HPmc mit niedriger Viskosität kann eine Lösung mit einer Konzentration von 10–15 % hergestellt werden, für MC und HPmc mit mittlerer Viskosität können Lösungen mit einer Konzentration von 5–10 % hergestellt werden, und MC und HPmc mit hoher Viskosität können nur mit einer Konzentration von 2–3 % hergestellt werden. Lösung, und normalerweise wird die Viskosität von Celluloseether auch durch 1%-2%ige Lösung abgestuft. Effizienz des Celluloseether-Verdickungsmittels mit hohem Molekulargewicht, gleiche Konzentration der Lösung, Polymere mit unterschiedlichem Molekulargewicht haben unterschiedliche Viskosität, Viskosität und Molekulargewicht können wie folgt ausgedrückt werden: [η]=2,92×10-2 (DPn) 0,905, DPn ist der Durchschnitt Polymerisationsgrad hoch. Celluloseether mit niedrigem Molekulargewicht, um mehr hinzuzufügen, um die Zielviskosität zu erreichen. Seine Viskosität hängt weniger von der Schergeschwindigkeit ab, hohe Viskosität, um die Zielviskosität zu erreichen, die erforderliche Zugabemenge ist geringer, die Viskosität hängt von der Verdickungseffizienz ab. Um eine bestimmte Konsistenz zu erreichen, muss daher eine bestimmte Menge an Celluloseether (Lösungskonzentration) und eine bestimmte Lösungsviskosität gewährleistet sein. Die Gelierungstemperatur der Lösung nahm linear mit zunehmender Konzentration der Lösung ab, und nach Erreichen einer bestimmten Konzentration trat bei Raumtemperatur eine Gelierung auf. HPmc weist bei Raumtemperatur eine hohe Gelierungskonzentration auf.
Durch die Wahl der Partikelgröße und unterschiedlicher Modifikationsgrade der Celluloseether lässt sich die Konsistenz zudem anpassen. Die sogenannte Modifikation ist die Einführung einer Hydroxyl-Alkylgruppe in einem bestimmten Substitutionsgrad in die Gerüststruktur von MC. Durch Ändern der relativen Substitutionswerte der beiden Substituenten, d. h. der relativen DS- und MS-Substitutionswerte der Methoxy- und Hydroxylgruppen. Durch die Änderung der relativen Substitutionswerte zweier Arten von Substituenten werden verschiedene Eigenschaften von Celluloseether benötigt.
die Beziehung zwischen Konsistenz und Modifikation. In Abbildung 5 beeinflusst die Zugabe von Celluloseether den Wasserverbrauch von Mörtel und verändert das Wasser-Bindemittel-Verhältnis von Wasser und Zement, was den Verdickungseffekt darstellt. Je höher die Dosierung, desto höher der Wasserverbrauch.
Celluloseether, die in pulverförmigen Baustoffen eingesetzt werden, müssen sich in kaltem Wasser schnell auflösen und dem System die richtige Konsistenz verleihen. Wenn bei einer bestimmten Schergeschwindigkeit immer noch Flockung und Kolloidbildung auftreten, handelt es sich um ein minderwertiges oder minderwertiges Produkt.
Es besteht auch eine gute lineare Beziehung zwischen der Konsistenz der Zementschlämme und der Dosierung von Celluloseether. Celluloseether kann die Viskosität von Mörtel stark erhöhen. Je höher die Dosierung, desto offensichtlicher ist der Effekt.
Wässrige Celluloseetherlösungen mit hoher Viskosität weisen eine hohe Thixotropie auf, was eine der Eigenschaften von Celluloseether ist. Wässrige Lösungen von Polymeren vom Mc-Typ weisen unterhalb ihrer Geltemperatur normalerweise eine pseudoplastische, nicht thixotrope Fließfähigkeit, bei niedrigen Schergeschwindigkeiten jedoch Newtonsche Fließeigenschaften auf. Die Pseudoplastizität nimmt mit der Zunahme des Molekulargewichts oder der Konzentration des Celluloseethers zu und ist unabhängig von der Art und dem Grad des Substituenten. Daher zeigen Celluloseether der gleichen Viskositätsklasse, egal ob MC, HPmc oder HEmc, immer die gleichen rheologischen Eigenschaften, solange Konzentration und Temperatur konstant bleiben. Wenn die Temperatur steigt, bildet sich Strukturgel und es kommt zu einem hohen thixotropen Fließen. Celluloseether mit hoher Konzentration und niedriger Viskosität zeigen auch unterhalb der Geltemperatur Thixotropie. Diese Eigenschaft ist für die Konstruktion von Baumörtel von großem Vorteil, da sie dessen Fließ- und Fließeigenschaften reguliert. Hier muss erklärt werden, dass die Wasserretention umso besser ist, je höher die Viskosität des Celluloseethers ist, aber je höher die Viskosität, desto höher das relative Molekulargewicht des Celluloseethers, was zu einer entsprechenden Verringerung seiner Löslichkeit führt, was sich negativ auf die Löslichkeit auswirkt die Mörtelkonzentration und die Bauleistung. Je höher die Viskosität, desto deutlicher ist die Verdickungswirkung des Mörtels, es handelt sich jedoch nicht um einen vollständig proportionalen Zusammenhang. Etwas niedriger Viskosität, aber modifizierter Celluloseether zur Verbesserung der strukturellen Festigkeit von Nassmörtel hat eine bessere Leistung, mit der Erhöhung der Viskosität verbessert sich die Wasserretention des Celluloseethers.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 30. März 2022