السليلوز هو أقدم وأوفر بوليمر طبيعي على وجه الأرض. إنه لا ينضب وأثمن الموارد الطبيعية المتجددة للبشر. يتميز السليلوز بخصائص السعر المنخفض والمواد الوفيرة وقابلية التحلل البيولوجي والحرارة المنخفضة وعدم السمية والتوافق الحيوي الجيد. الحلقة الأساسية لجزيء السليلوز الكبير هي الجلوكوز المجفف ، وصيغته الجزيئية هي (c6h1005) n. يحتوي على 44.44٪ كربون ، 6.17٪ هيدروجين ، 49.39٪ أكسجين. تحتوي كل حلقة من بقايا الجلوكوز على ثلاث مجموعات كحول هيدروكسيل ، بما في ذلك مجموعتان ثانويتان من هيدروكسيل الكحول ومجموعة هيدروكسيل كحول أولية ، والتي تلعب دورًا حاسمًا في خصائص السليلوز. يمكن الحصول على سلسلة من مشتقات السليلوز بالتعديل الكيميائي للسليلوز. يمكن تحضير إيثر السليلوز من السليلوز الطبيعي عن طريق القلوية ، والإيثر ، والمعادلة ، والتنقية ، والتجفيف.

الأثير السليلوز هو أحد أهم مشتقات السليلوز. يمكن استخدامه على نطاق واسع في الأغذية والأدوية ومستحضرات التجميل ومواد البناء وصناعة الورق والطلاء وطباعة النسيج والصباغة والصناعات الكيماوية اليومية واستغلال البترول والصناعات الأخرى. لها خصائص الذوبان ، اللزوجة ، الاستقرار ، غير سامة والتوافق الحيوي. وفقًا لأنواع البدائل ، التأين وقابلية الذوبان لإيثرات السليلوز ، هناك تصنيفات مختلفة. البدائل الموجودة في إثيرات السليلوز لها تأثير كبير على خصائصها. وفقًا لبدائل مختلفة ، يمكن تصنيف إيثرات السليلوز إلى MC ، HEC ، CMC ، HPMC ، HEMC ، وما إلى ذلك ، راجع الشكل 1. تناقش هذه الورقة بشكل أساسي الخصائص الفيزيائية والكيميائية وتطبيق HPMC و HEMC في صناعة البناء.

1. الهيكل

1.1 حصان

يمكن إنتاج هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC) من القطن المكرر ، ولب الخشب ، والميثيل والبولي هيدروكسي بروبيل الأثير من السليلوز. يتم تحضيره عن طريق إيثر السليلوز مع أكسيد البروبيلين والكلوروفورم. تحل مجموعة الميثوكسي على كلوريد الميثيل محل مجموعة الهيدروكسيل على حلقة الجلوكوز ، ويتم استبدال مجموعة الهيدروكسيل بهيدروكسي بروبوكسي وتحدث البلمرة المتسلسلة. يظهر الهيكل في الشكل 2. يتميز HPMC بخصائص الهلام الحراري ، ومحلوله ليس له شحنة أيونية ، ولا يتفاعل مع الأملاح المعدنية أو المركبات الأيونية ، وله مقاومة قوية للعفن ، وله تشتت جيد ، واستحلاب ، وسمك ، ولصق ، خصائص احتباس الماء واحتباس الجل.

1.2 HEMC

يختلف إنتاج وتحضير هيدروكسي إيثيل السليلوز (HEMC) قليلاً عن إنتاج HPMC. بعد قلونة السليلوز ، يتم استبدال أكسيد البروبيلين بأكسيد الإيثيلين ليحل محل مجموعة الهيدروكسيل على حلقة الجلوكوز. يظهر الهيكل في الشكل 3. بالمقارنة مع HPMC ، فإن التركيب الكيميائي لـ HEMC يحتوي على المزيد من المجموعات المحبة للماء ، لذلك فهو أكثر ثباتًا في درجات الحرارة العالية ويتمتع باستقرار حراري جيد. مقارنةً بإيثر السليلوز HPMC الشائع ، فإنه يحتوي على درجة حرارة هلامية أعلى نسبيًا وله ميزة على درجة الحرارة المرتفعة. مثل HPMC ، تتمتع HEMC بمقاومة جيدة للعفن ، والتشتت ، والاستحلاب ، والسمك ، والالتصاق ، واحتباس الماء والغراء.

2. الخصائص الفيزيائية والكيميائية

تشمل الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمعيار: المظهر ، والنعومة ، وفقدان الوزن الجاف ، ورماد الكبريتات ، وقيمة الأس الهيدروجيني ، ونفاذية المحلول ، ولزوجة المحلول ، ودرجة حرارة الهلام ، ومحتوى المجموعة (باستثناء اختبار تطبيق الملاط).

يرتبط المظهر والنعومة وفقدان الوزن عند التجفيف ورماد الكبريتات وقيمة الأس الهيدروجيني ونفاذية المحلول واللزوجة وما إلى ذلك بنموذج ووظيفة المنتج. يختلف مستوى الشركات المصنعة المختلفة ، لذلك لم تتم مناقشتها هنا.

2.1 محتوى مجموعة الأثير السليلوز

نظرًا للبدائل المختلفة لـ HPMC و HEMC ، يمكن تسخين عينات إيثر السليلوز والتفاعل في مفاعل مغلق. تحت تحفيز حمض الأديبيك ، يتم تكسير مجموعات الألكوكسي المستبدلة كمياً بواسطة حمض الهيدرويديك لتوليد اليودونات المقابلة. يتم استخلاص نواتج التفاعل باستخدام o-xylene ، ويتم حقن محلول الاستخلاص في كروماتوجراف الغاز لفصل المكونات ، ويمكن تمييز Hydroxypropoxy و hydroxyethoxy. تم استخدام الطريقة المعيارية الداخلية لتحديد وحساب محتوى المكونات المراد اختبارها في العينة. الشكل 5 هو طيف GC لـ HPMC ، والشكل 6 هو طيف GC لمحلول قياسي للمعايرة (يحتوي على methoxy و hydroxyethoxy و hydroxypropoxy). ليس من الصعب العثور على وقت فصل مجموعة الهيدروكسي إيثوكسي بين مجموعة الميثوكسي ومجموعة هيدروكسي بروبوكسي. يمكن الحكم على نوع المجموعة بمقارنة وقت الفصل للحل القياسي. تم تحديد نوع المجموعة حسب وقت الذروة ، وتم حساب محتوى المجموعة بمنطقة الذروة. بشكل عام ، محتوى الميثوكسيل في HPMC يتراوح من 16٪ إلى 30٪ ، محتوى البروبوكسي يمكن أن يكون 4-32٪ ، محتوى الميثوكسيل في HEMC هو 22٪ - 30٪ ، ومحتوى الهيدروكسي إيثوكسيل 2٪ -14٪.

2.2 درجة حرارة الهلام

درجة حرارة الهلام هي مؤشر مهم لإيثر السليلوز. يحتوي محلول إيثر السليلوز المائي على خصائص الهلام الحراري. مع ارتفاع درجة الحرارة ، تنخفض اللزوجة باستمرار. عندما تصل درجة حرارة المحلول إلى قيمة معينة ، لم يعد محلول الأثير السليلوز شفافًا ، ولكنه يشكل غروانيًا أبيض ، والذي يفقد لزوجته في النهاية. يعني اختبار درجة حرارة الهلام أن عينة إيثر السليلوز تتكون من محلول إيثر السليلوز بتركيز 0.2٪ ويتم تسخينها ببطء في حمام مائي حتى يظهر المحلول أبيض أو حتى هلام أبيض ، ويتم فقد اللزوجة تمامًا. درجة حرارة المحلول هي درجة حرارة هلام الأثير السليلوز. الشكل 7 عبارة عن اختيار عشوائي من 8 درجات حرارة هلامية لمنتجات إيثر السليلوز في الداخل والخارج. والنتيجة هي أن درجة حرارة الهلام الإجمالية لـ HEMC أعلى قليلاً من درجة حرارة HPMC. بشكل عام ، درجة حرارة هلام HPMC هي 60 درجة ~ 75 و eMC عند 75 درجة مئوية ~ 90 درجة مئوية.

نسبة الميثوكسي والهيدروكسي بروبيل إلى HPMC لها تأثيرات معينة على قابلية الذوبان في الماء ، والقدرة على الاحتفاظ بالماء ، والنشاط السطحي وانتصاب درجة حرارة الهلام للمنتج. بشكل عام ، يحتوي HPMC الذي يحتوي على نسبة عالية من الميثوكسي ومحتوى منخفض من الهيدروكسي بروبيل على قابلية جيدة للذوبان في الماء ونشاط جيد للسطح ، ولكن درجة حرارة الهلام منخفضة: زيادة محتوى الهيدروكسي بروبيل وتقليل محتوى الميثوكسي يمكن أن يزيد من درجة حرارة الهلام ، ولكن المحتوى الزائد لمجموعة هيدروكسي بروبيل سيقلل درجة حرارة الهلام ، وتقليل قابلية الذوبان في الماء والنشاط السطحي. لذلك ، يجب على الشركة المصنعة لإيثر السليلوز أن تتحكم بشكل صارم في محتوى المجموعة لضمان جودة واستقرار المنتجات.

3. تطبيق صناعة البناء

HPMC و HEMC لهما وظائف مماثلة في مواد البناء. يمكن استخدامه كمشتت ، عامل الاحتفاظ بالماء ، مثخن وموثق ، إلخ. وهو يستخدم بشكل أساسي في تشكيل ملاط الأسمنت ومنتجات الجبس. يتم استخدامه في ملاط الأسمنت لزيادة تماسكه ، وقابليته للتشغيل ، وتقليل التلبد ، وتحسين اللزوجة والانكماش ، وله وظائف الاحتفاظ بالمياه ، وتقليل فقد الماء على سطح الخرسانة ، وتحسين القوة ، ومنع التشققات وتجوية الملح القابلة للذوبان في الماء. يستخدم على نطاق واسع في الأسمنت والجص والملاط وغيرها من المواد. يمكن استخدامه كعامل تشكيل فيلم ، ومكثف ، ومستحلب ومثبت في طلاء اللاتكس وطلاء الراتنج القابل للذوبان في الماء. إنه يتمتع بمقاومة تآكل جيدة ، وتوحيد ولصق ، ويحسن التوتر السطحي ، واستقرار القاعدة الحمضية والتوافق مع الأصباغ المعدنية. نظرًا لاستقرار تخزين اللزوجة الجيدة ، فهي مناسبة بشكل خاص لطلاء المستحلب كمشتت. باختصار ، على الرغم من صغر حجم النظام ، إلا أنه له تأثير كبير ويستخدم على نطاق واسع.

تحدد درجة حرارة هلام السليلوز ثباته الحراري في التطبيق. عادة ما تكون درجة حرارة هلام HPMC عند 60 درجة مئوية ~ 75 درجة مئوية ، اعتمادًا على النوع ومحتوى المجموعة وعمليات الإنتاج المختلفة لمصنعين مختلفين. نظرًا لخصائص مجموعة HEMC ، فإنها تتمتع بدرجة حرارة هلامية أعلى ، وعادة ما تكون أعلى من 80 درجة مئوية ، وبالتالي فإن استقرارها تحت درجة حرارة عالية يرجع إلى HPMC. في التطبيق العملي ، في بيئة البناء الساخنة في الصيف ، فإن قدرة HEMC على الاحتفاظ بالمياه بنفس اللزوجة والجرعة أفضل من HPMC. خاصة في الجنوب ، يتم أحيانًا بناء الهاون في درجات حرارة عالية. يفقد إيثر السليلوز مع درجة حرارة الهلام المنخفضة سماكته واحتباس الماء عند درجة حرارة عالية ، مما يسرع من تصلب الأسمنت والملاط ، ويؤثر بشكل مباشر على مقاومة البناء والتكسير.

نظرًا لوجود المزيد من المجموعات المحبة للماء في هيكل HEMC ، فإن لديها قدرة أفضل على مقاومة الماء. معدل الاحتفاظ بالمياه في HEMC في الملاط أعلى قليلاً من معدل HEMC في نفس جرعة المنتجات التي لها نفس اللزوجة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن مقاومة التدفق الرأسي لـ HEMC جيدة نسبيًا. لذلك ، فإن تطبيق HEMC في لاصق بلاط السيراميك سيكون أفضل.

تقدم Celotech مجموعة واسعة من درجات البناء Celopro® و Celofiber® لضمان توفر المنتج المناسب لكل موقف يمكن تصوره.

الكلمات الرئيسية: إيثر السليلوز ، HPMC ، HEMC ، الخصائص الفيزيائية والكيميائية ، التطبيقات المعمارية.