セルロースエーテルは、天然セルロースを原料として化学修飾して作られた合成高分子です。セルロースエーテルは天然セルロースの誘導体であり、セルロースエーテルの製造と合成ポリマーは異なり、その最も基本的な材料はセルロースであり、天然高分子化合物です。天然セルロースの構造の特殊性により、セルロース自体はエーテル化剤と反応する能力を持ちません。しかし、膨潤剤の処理後、分子鎖と分子鎖間の強い水素結合が破壊され、反応能を持ったアルカリセルロースに水酸基の活性が放出され、エーテル化剤のOH基との反応によりセルロースエーテルが得られます。 — OR グループ。
セルロースエーテルの特性は、置換基の種類、数、分布によって異なります。セルロースエーテルの分類は、置換基の種類、エーテル化度、溶解度、および関連する用途にも基づいて分類できます。分子鎖上の置換基の種類により、単一エーテルと混合エーテルに分けられます。 MC は通常、単一エーテルとして使用されますが、HPmc は混合エーテルです。メチルセルロースエーテルMCは、ヒドロキシル上の天然セルロースグルコース単位であり、生成物構造式[CO H7O2(OH)3-H(OCH3)H]Xで置換されたメトキシドである。ヒドロキシプロピルメチルセルロースエーテルHPmcは、ヒドロキシル上の単位である。メトキシドが置換され、ヒドロキシプロピルが置換された生成物の別の部分、構造式は [C6H7O2 (OH) 3-MN (OCH3) M [OCH2CH (OH) CH3] N] X およびヒドロキシエチル メチル セルロース エーテル HEmc。これは広く使用され、市場で販売されています。
溶解度からイオン性タイプと非イオン性タイプに分けられます。水溶性非イオン性セルロースエーテルは、主にアルキルエーテルとヒドロキシルアルキルエーテルの2種類のシリーズで構成されています。イオン性 Cmc は主に合成洗剤、繊維、印刷、食品、石油開発に使用されます。非イオン性MC、HPmc、HEmcなどは主に建材、ラテックスコーティング、医薬品、日常化学などの分野で使用されます。増粘剤、保水剤、安定剤、分散剤、皮膜形成剤として。
セルロースエーテル保水力
建築資材、特に乾式混合モルタルの製造において、セルロースエーテルはかけがえのない役割を果たしており、特に特殊モルタル（改質モルタル）の製造においては、なくてはならないものとなっています。
モルタルにおける水溶性セルロースエーテルの重要な役割は主に 3 つの側面があります。1 つは優れた保水性、2 つ目はモルタルの粘稠度およびチキソトロピーの影響、3 つ目はセメントとの相互作用です。
セルロースエーテルの保水性は、吸湿性の基礎、モルタルの組成、モルタル層の厚さ、モルタルの水の需要、凝縮材料の凝縮時間に依存します。セルロースエーテルの保水性は、セルロースエーテル自体の溶解性と脱水によって生じます。セルロースの分子鎖は、高度に水和された OH 基を多数含んでいますが、高度に結晶性の構造のため水に不溶であることはよく知られています。ヒドロキシル基の水和能力だけでは、強力な分子間水素結合とファンデルワールス力を賄うのに十分ではありません。分子鎖に置換基が導入されると、置換基が水素鎖を破壊するだけでなく、隣接する鎖間に置換基が入り込むことで鎖間の水素結合も切れます。置換基が大きいほど、分子間の距離は長くなります。水素結合の破壊効果が大きくなり、セルロースの格子が膨張し、セルロースエーテルへの溶液が水溶性になり、高粘度の溶液が形成されます。温度が上昇すると、ポリマーの水和が減少し、鎖間の水が追い出されます。脱水効果が十分になると、分子が凝集し始め、ゲルが三次元網目状に折り畳まれます。モルタルの保水性に影響を与える要因には、セルロースエーテルの粘度、投与量、粒子の細かさ、使用温度などが含まれます。
セルロースエーテルの粘度が大きいほど、ポリマー溶液の粘度である保水性能が良くなります。ポリマーの分子量（重合度）は鎖の分子構造の長さや形態によっても決まり、置換基の数の分布は粘度範囲に直接影響します。 η = Km アルファ
ポリマー溶液の極限粘度
Mポリマー分子量
αポリマー特性定数
K 溶液粘度係数
ポリマー溶液の粘度はポリマーの分子量に依存します。セルロースエーテル溶液の粘度と濃度はさまざまな用途に関係します。したがって、各セルロースエーテルには多くの異なる粘度仕様があり、粘度の調整も主にアルカリセルロースの分解、つまりセルロース分子鎖の破壊によって行われます。
粒子径は粒子が細かいほど保水性が高くなります。セルロースエーテルの大きな粒子が水と接触すると、表面がすぐに溶解してゲルを形成して材料を包み込み、水分子の浸透が続くのを防ぎます。場合によっては長時間撹拌しても均一に分散できず、溶解が均一に分散できず、濁った凝集溶液が形成されます。凝集する。セルロースエーテルの溶解度は、セルロースエーテルを選択する要素の 1 つです。
セルロースエーテルの増粘性とチクソ性
セルロースエーテルの 2 番目の効果である増粘は、セルロースエーテルの重合度、溶液濃度、せん断速度、温度、その他の条件に依存します。溶液のゲル化特性は、アルキルセルロースおよびその変性誘導体に特有のものです。ゲル化特性は、置換度、溶液濃度、添加剤に関連します。ヒドロキシルアルキル修飾誘導体の場合、ゲルの特性はヒドロキシルアルキル修飾の程度にも関係します。低粘度の MC および HPmc の溶液濃度は 10% ～ 15% の濃度の溶液が調製できます。中粘度の MC および HPmc は 5% ～ 10% の溶液が調製できます。高粘度の MC および HPmc は 2% ～ 3% の濃度の溶液しか調製できません。通常、セルロースエーテルの粘度も 1% ～ 2% 溶液によって段階的に変化します。高分子量セルロースエーテル増粘剤の効率、同じ溶液濃度、異なる分子量のポリマーは異なる粘度を持ち、粘度と分子量は次のように表すことができます。[η]=2.92×10-2 (DPn) 0.905、DPn は平均です。重合度が高い。目標粘度を達成するために低分子量セルロースエーテルをさらに添加します。粘度はせん断速度にあまり依存せず、目標粘度を達成するには粘度が高く、必要な添加量は少なく、粘度は増粘効率に依存します。したがって、一定の粘稠度を実現するには、一定のセルロースエーテル量（溶液濃度）と溶液粘度を確保する必要があります。溶液のゲル化温度は溶液濃度の増加とともに直線的に低下し、ある濃度に達すると室温でゲル化が起こりました。 HPmc は室温で高いゲル化濃度を示します。
粘稠度は、粒子サイズと修飾度の異なるセルロースエーテルを選択することによっても調整できます。いわゆる修飾とは、MCの骨格構造にある程度の置換度でヒドロキシルアルキル基を導入することです。 2 つの置換基の相対置換値、つまりメトキシ基とヒドロキシル基の DS および MS 相対置換値を変更することによって。セルロースエーテルは2種類の置換基の相対的な置換価を変えることで様々な物性が求められます。
一貫性と修正の関係。図 5 では、セルロース エーテルの添加はモルタルの水消費量に影響を与え、水とセメントの水結合剤比、つまり増粘効果を変化させます。用量が多ければ多いほど、水の消費量も多くなります。
粉末建築材料に使用されるセルロースエーテルは、冷水に素早く溶解し、システムに適切な粘稠度を提供する必要があります。所定のせん断速度でもまだ綿状でコロイド状である場合、それは標準以下または低品質の製品です。
また、セメントスラリーの稠度とセルロースエーテルの投与量の間には良好な直線関係があり、セルロースエーテルはモルタルの粘度を大幅に増加させることができ、投与量が増えるほど効果がより明らかになります。
粘度の高いセルロースエーテル水溶液は、セルロースエーテルの特徴の一つであるチキソトロピー性が高い。 Mc タイプのポリマーの水溶液は通常、ゲル温度以下では擬似塑性の非チキソトロピー流動性を持ちますが、低いせん断速度ではニュートン流動特性を持ちます。擬可塑性はセルロースエーテルの分子量または濃度の増加とともに増加し、置換基の種類や程度には依存しません。したがって、同じ粘度グレードのセルロースエーテルは、MC、HPmc、HEmc のいずれであっても、濃度と温度が一定である限り、常に同じレオロジー特性を示します。温度が上昇すると、構造ゲルが形成され、高いチキソトロピー性の流れが発生します。高濃度で低粘度のセルロース エーテルは、ゲル温度以下でもチキソトロピーを示します。この特性は、モルタルの流れと流れの垂れ下がり特性を調整するために建築用モルタルの構築に非常に役立ちます。ここで説明する必要があるのは、セルロースエーテルの粘度が高いほど保水性が良くなりますが、粘度が高くなるほどセルロースエーテルの相対分子量が高くなり、それに対応して溶解度が低下し、セルロースエーテルの粘度に悪影響を及ぼします。モルタル濃度と施工性能。粘度が高いほどモルタルの増粘効果は顕著になりますが、完全な比例関係ではありません。湿潤モルタルの構造強度を向上させる修飾セルロースエーテルは粘度が若干低いですが、粘度の増加に伴いセルロースエーテルの保水性が向上し、より優れた性能を発揮します。
投稿日時: 2022 年 3 月 30 日