איזה תפקיד ממלא אתר תאית בטיט מעורב יבש?

אתר תאית הוא פולימר סינתטי העשוי מתאית טבעית כחומר גלם על ידי שינוי כימי. אתר תאית הוא נגזרת של תאית טבעית, ייצור אתר תאית ופולימר סינטטי שונה, החומר הבסיסי ביותר שלו הוא תאית, תרכובות פולימר טבעיות. בשל הייחודיות של מבנה התאית הטבעי, לתאית עצמה אין יכולת להגיב עם חומר מאתר. אבל לאחר הטיפול בחומר התפיחה, קשרי המימן החזקים בין שרשראות מולקולריות ושרשראות נהרסו, ופעילות קבוצת ההידרוקסיל השתחררה לתאית אלקלית בעלת יכולת תגובה, ואתר תאית התקבל באמצעות תגובה של חומר מאתר - קבוצת OH לתוך - קבוצת או.

התכונות של אתרי תאית תלויות בסוג, מספר והתפלגות התחליפים. הסיווג של אתר תאית מבוסס גם על סוג התחליפים, דרגת האתריפיקציה, מסיסות ויישום קשור ניתן לסווג. לפי סוג התחליפים בשרשרת המולקולרית, ניתן לחלקו לאתר בודד ולאתר מעורב. MC משמש בדרך כלל כאתר בודד, בעוד HPmc הוא אתר מעורב. מתיל תאית אתר MC הוא יחידת גלוקוז תאית טבעית על הידרוקסיל הוא מתאוקסיד מוחלף בנוסחת מבנה המוצר [CO H7O2 (OH) 3-H (OCH3) H] X, הידרוקסיפרופיל מתיל תאית אתר HPmc הוא יחידה על הידרוקסיל הוא חלק של המתאוקסיד שהוחלף, חלק אחר של המוצר שהוחלף הידרוקסיפרופיל, הנוסחה המבנית היא [C6H7O2 (OH) 3-MN (OCH3) M [OCH2CH (OH) CH3] N] X והידרוקסיאתיל מתיל תאית אתר HEmc, שנמצא בשימוש נרחב ונמכר בשוק.

מן המסיסות ניתן לחלק לסוג יוני וסוג לא יוני. אתר תאית לא-יוני מסיס במים מורכב בעיקר מאתר אלקיל ואתר הידרוקסיל אלקיל שתי סדרות של זנים. Ionic Cmc משמש בעיקר בדטרגנטים סינתטיים, טקסטיל, דפוס, מזון ונפט. MC, HPmc, HEmc ואחרים לא-יוניים המשמשים בעיקר בחומרי בניין, ציפויים לטקס, רפואה, כימיה יומיומית והיבטים נוספים. כחומר עיבוי, חומר שמירה על מים, מייצב, מפיץ, חומר ליצירת סרטים.

אחזקת מים של אתר תאית

בייצור חומרי בניין, במיוחד טיט מעורב יבש, אתר תאית משחק תפקיד שאין לו תחליף, במיוחד בייצור טיט מיוחד (מרגמה שונה), הוא חלק הכרחי.

התפקיד החשוב של אתר תאית מסיס במים בטיט כולל בעיקר שלושה היבטים, האחד הוא יכולת אחזקת מים מצוינת, השני הוא השפעת עקביות טיט וטיקסוטרופיה, והשלישי הוא האינטראקציה עם מלט.

אחזקת מים אתר תאית, תלויה בבסיס ההידרוסקופיות, הרכב הטיט, עובי שכבת המרגמה, דרישת מי המרגמה, זמן עיבוי חומרי העיבוי. החזקת המים של אתר תאית נובעת ממסיסות והתייבשות של אתר תאית עצמו. ידוע היטב כי שרשראות מולקולריות של תאית, למרות שהן מכילות מספר רב של קבוצות OH עם לחות גבוהה, אינן מסיסות במים בגלל המבנה הגבישי ביותר שלהן. יכולת ההידרציה של קבוצות הידרוקסיל לבדה אינה מספיקה כדי לשלם עבור קשרי המימן הבין-מולקולריים החזקים וכוחות ואן דר ואלס. כאשר מכניסים תחליפים לשרשרת המולקולרית, לא רק התחליפים הורסים את שרשרת המימן, אלא גם קשרי המימן הבין-שרשרתים נשברים עקב התדירות של תחליפים בין שרשראות סמוכות. ככל שהתחליפים גדולים יותר, כך המרחק בין מולקולות גדול יותר. ככל שההרס של אפקט קשר מימן גדול יותר, התרחבות סריג תאית, התמיסה לתוך אתר התאית הופכת למסיס במים, היווצרות פתרון בעל צמיגות גבוהה. ככל שהטמפרטורה עולה, ההידרציה של הפולימר פוחתת והמים בין השרשראות נדחפים החוצה. כאשר אפקט ההתייבשות מספיק, המולקולות מתחילות להצטבר והג'ל מתקפל ברשת תלת מימדית. הגורמים המשפיעים על החזקת המים של טיט כוללים צמיגות אתר תאית, מינון, עדינות החלקיקים וטמפרטורת השירות.

ככל שהצמיגות של אתר תאית גדולה יותר, כך ביצועי החזקת המים טובים יותר, הצמיגות של תמיסת הפולימר. המשקל המולקולרי (דרגת הפילמור) של הפולימר נקבע גם על פי האורך והמורפולוגיה של המבנה המולקולרי של השרשרת, והתפלגות מספר התחליפים משפיעה ישירות על טווח הצמיגות. [eta] = Km אלפא

צמיגות פנימית של תמיסות פולימר

משקל מולקולרי פולימר M

קבוע מאפיין פולימר α

מקדם פתרון צמיגות K

הצמיגות של תמיסת פולימר תלויה במשקל המולקולרי של הפולימר. הצמיגות והריכוז של תמיסות אתר תאית קשורות ליישומים שונים. לכן, לכל אתר תאית יש מפרטי צמיגות רבים ושונים, ויסות הצמיגות הוא גם בעיקר באמצעות השפלה של תאית אלקלית, כלומר השבר של שרשרת מולקולרית תאית להשיג.

לגבי גודל החלקיקים, ככל שהחלקיק עדין יותר, כך אחזקת המים טובה יותר. חלקיקים גדולים של אתר תאית במגע עם מים, פני השטח מתמוססים מיד ויוצרים ג'ל לעטוף את החומר כדי למנוע ממולקולות מים להמשיך לחדור, לפעמים ערבוב ארוך לא יכול להתפזר באופן אחיד להמסה, היווצרות תמיסת פלוקולנט בוצית או מִצבָּר. מסיסותו של אתר תאית היא אחד הגורמים לבחירת אתר תאית.

עיבוי וטיקסוטרופיה של אתר תאית

ההשפעה השנייה של אתר תאית - עיבוי תלוי ב: דרגת פילמור אתר תאית, ריכוז תמיסה, קצב גזירה, טמפרטורה ותנאים נוספים. תכונת הג'ל של תמיסה היא ייחודית לתאית אלקיל ונגזרותיו המושנות. מאפייני הג'ל קשורים למידת ההחלפה, ריכוז התמיסה ותוספים. עבור נגזרות שעברו שינוי הידרוקסיל אלקיל, תכונות הג'ל קשורות גם למידת השינוי בהידרוקסיל אלקיל. לריכוז התמיסה של MC ו-HPMc בצמיגות נמוכה ניתן להכין תמיסת ריכוז של 10%-15%, ניתן להכין תמיסה של MC ו-HPMc בצמיגות בינונית 5%-10% תמיסה ו-MC ו-HPMc בצמיגות גבוהה ניתן להכין רק 2%-3% תמיסה, ובדרך כלל הצמיגות של אתר תאית מדורגת גם לפי תמיסה של 1%-2%. יעילות של מעבה אתר תאית במשקל מולקולרי גבוה, אותו ריכוז של תמיסה, לפולימרים בעלי משקל מולקולרי שונה יש צמיגות שונה, צמיגות ומשקל מולקולרי ניתן לבטא באופן הבא, [η]=2.92×10-2 (DPn) 0.905, DPn הוא הממוצע דרגת פילמור גבוהה. אתר תאית במשקל מולקולרי נמוך כדי להוסיף עוד כדי להשיג את צמיגות היעד. הצמיגות שלו פחות תלויה בקצב הגזירה, צמיגות גבוהה להשגת צמיגות היעד, הכמות הדרושה כדי להוסיף פחות, הצמיגות תלויה ביעילות העיבוי. לכן, כדי להשיג עקביות מסוימת, יש להבטיח כמות מסוימת של אתר תאית (ריכוז תמיסה) וצמיגות התמיסה. טמפרטורת הג'ל של התמיסה ירדה באופן ליניארי עם עליית ריכוז התמיסה, וג'לציה התרחשה בטמפרטורת החדר לאחר הגעה לריכוז מסוים. ל-HPMc יש ריכוז ג'ל גבוה בטמפרטורת החדר.

ניתן להתאים את העקביות גם על ידי בחירת גודל חלקיקים ואתרים תאית עם דרגות שונות של שינוי. השינוי שנקרא הוא הכנסת קבוצת הידרוקסיל אלקיל במידה מסוימת של החלפה על מבנה השלד של MC. על ידי שינוי ערכי ההחלפה היחסיים של שני התחליפים, כלומר ערכי ההחלפה היחסיים של DS ו-MS של קבוצות מתוקסי והידרוקסיל. תכונות שונות של אתר תאית נדרשות על ידי שינוי ערכי ההחלפה היחסיים של שני סוגים של תחליפים.

הקשר בין עקביות לשינוי. באיור 5, הוספה של אתר תאית משפיעה על צריכת המים של טיט ומשנה את יחס קושרי המים של מים ומלט, שהוא אפקט העיבוי. ככל שהמינון גבוה יותר, כך צריכת המים גבוהה יותר.

אתרים תאית המשמשים בחומרי בניין אבקתיים חייבים להתמוסס במהירות במים קרים ולספק למערכת את העקביות הנכונה. אם קצב גזירה נתון עדיין צמר וקולואידי זה מוצר לא סטנדרטי או באיכות ירודה.

יש גם קשר ליניארי טוב בין עקביות תמיסת מלט למינון של אתר תאית, אתר תאית יכול להגביר מאוד את צמיגות הטיט, ככל שהמינון גדול יותר, כך ההשפעה ברורה יותר.

לתמיסה מימית של אתר תאית עם צמיגות גבוהה יש תיקסוטרופיה גבוהה, שהיא אחד המאפיינים של אתר תאית. לתמיסות מימיות של פולימרים מסוג Mc יש בדרך כלל נזילות פסאודו-פלסטית, לא-תיקזוטרופית מתחת לטמפרטורת הג'ל שלהן, אך תכונות זרימה ניוטוניות בקצבי גזירה נמוכים. פסאודו-פלסטיות עולה עם עליית המשקל המולקולרי או הריכוז של אתר תאית ואינה תלויה בסוג התחליף ובדרגה. לכן, אתרי תאית מאותה דרגת צמיגות, בין אם MC, HPmc או HEmc, תמיד מראים את אותן תכונות ריאולוגיות כל עוד הריכוז והטמפרטורה נשארים קבועים. כאשר הטמפרטורה עולה, נוצר ג'ל מבני ומתרחשת זרימה תיקסוטרופית גבוהה. אתרים של תאית עם ריכוז גבוה וצמיגות נמוכה מציגים טיקסוטרופיה אפילו מתחת לטמפרטורת הג'ל. מאפיין זה הוא בעל תועלת רבה לבניית טיט לבניין כדי להתאים את תכונת הזרימה והזרימה שלו. יש להסביר כאן שככל שהצמיגות של אתר תאית גבוהה יותר, כך אחזקת המים טובה יותר, אך ככל שהצמיגות גבוהה יותר, משקלו המולקולרי היחסי של אתר תאית גבוה יותר, הירידה המקבילה במסיסותו, אשר משפיעה לרעה על ריכוז המרגמות וביצועי הבנייה. ככל שהצמיגות גבוהה יותר, כך השפעת העיבוי של טיט ברורה יותר, אבל זה לא קשר פרופורציונלי מוחלט. קצת צמיגות נמוכה, אבל אתר תאית שונה בשיפור החוזק המבני של טיט רטוב יש ביצועים מצוינים יותר, עם עליית הצמיגות, אחזקת מים אתר תאית השתפרה.