مناقشة حول طريقة اختبار لزوجة محلول إيثر السليلوز للملاط الجاف المخلوط

إيثر السليلوز هو مركب بوليمر يتم تصنيعه من السليلوز الطبيعي من خلال عملية الأثيرية، وهو عامل ممتاز لتكثيف الماء والاحتفاظ به.

خلفية البحث

شاع استخدام إيثرات السليلوز في الملاط الجاف في السنوات الأخيرة، وأكثرها استخدامًا هي بعض إيثرات السليلوز غير الأيونية، بما في ذلك إيثر ميثيل السليلوز (MC)، وإيثر هيدروكسي إيثيل السليلوز (HEC)، وإيثر هيدروكسي إيثيل السليلوز ميثيل السليلوز (HEMC)، وإيثر هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC). وحاليًا، لا توجد دراسات كافية حول طرق قياس لزوجة محاليل إيثر السليلوز. وفي بلدنا، لا تنص سوى بعض المعايير والدراسات المتخصصة على طريقة اختبار لزوجة محاليل إيثر السليلوز.

طريقة تحضير محلول إيثر السليلوز

تحضير محلول إيثر ميثيل السليلوز

تشير إيثرات ميثيل السليلوز إلى إيثرات السليلوز التي تحتوي على مجموعات ميثيل في جزيئها، مثل MC وHEMC وHPMC. ونظرًا لكراهية الماء لمجموعة الميثيل، فإن محاليل إيثر السليلوز التي تحتوي على هذه المجموعات تتميز بخاصية التجلط الحراري، أي أنها غير قابلة للذوبان في الماء الساخن عند درجة حرارة أعلى من درجة حرارة التجلط (حوالي 60-80 درجة مئوية). ولمنع تكتل محلول إيثر السليلوز، يُسخن الماء فوق درجة حرارة التجلط، حوالي 80-90 درجة مئوية، ثم يُضاف مسحوق إيثر السليلوز إلى الماء الساخن، ويُحرك جيدًا حتى يتوزع، ثم يُستمر في التحريك ويُترك ليبرد حتى يصل إلى درجة الحرارة المطلوبة، وبذلك يُمكن تحضير محلول إيثر السليلوز متجانس.

خصائص ذوبان الإيثرات المحتوية على ميثيل السليلوز غير المعالجة سطحياً

لتجنب تكتل إيثر السليلوز أثناء عملية الذوبان، يقوم المصنّعون أحيانًا بمعالجة سطحية كيميائية لمنتجات إيثر السليلوز المسحوقة لتأخير ذوبانها. تبدأ عملية الذوبان بعد تشتت إيثر السليلوز بالكامل، لذا يمكن إذابته مباشرةً في الماء البارد ذي الرقم الهيدروجيني المتعادل دون تكوين تكتلات. كلما ارتفع الرقم الهيدروجيني للمحلول، قلّ زمن ذوبان إيثر السليلوز ذي خاصية الذوبان المتأخر. لذا، يجب رفع الرقم الهيدروجيني للمحلول. تعمل القلوية على إزالة خاصية الذوبان المتأخر لإيثر السليلوز، مما يؤدي إلى تكتله أثناء الذوبان. لذلك، يجب رفع أو خفض الرقم الهيدروجيني للمحلول بعد تشتت إيثر السليلوز بالكامل.

خصائص ذوبان الإيثرات المحتوية على ميثيل السليلوز المعالجة سطحيًا

تحضير محلول إيثر هيدروكسي إيثيل السليلوز

لا يمتلك محلول إيثر هيدروكسي إيثيل السليلوز (HEC) خاصية التصلب الحراري، لذا فإن HEC غير المعالج سطحيًا سيتكتل في الماء الساخن. عادةً ما يُجري المصنّعون معالجة كيميائية سطحية لمسحوق HEC لتأخير ذوبانه، مما يسمح بتشتيته مباشرةً في الماء البارد ذي الرقم الهيدروجيني المتعادل دون تكتل. وبالمثل، في المحاليل عالية القلوية، قد يتكتل HEC أيضًا نتيجةً لتأخر فقدان الذوبان. وبما أن ملاط ​​الأسمنت قلوي بعد التفاعل، ويتراوح الرقم الهيدروجيني للمحلول بين 12 و13، فإن معدل ذوبان إيثر السليلوز المعالج سطحيًا في ملاط ​​الأسمنت يكون سريعًا جدًا.

خصائص ذوبان هيدروكسي إيثيل السليلوز المعالج سطحيًا

الخلاصة والتحليل

1. عملية التشتت

ولتجنب الآثار السلبية على وقت الاختبار بسبب الذوبان البطيء لمواد معالجة السطح، يوصى باستخدام الماء الساخن للتحضير.

2. عملية التبريد

ينبغي تقليب محاليل إيثر السليلوز وتبريدها في درجة حرارة الغرفة لتقليل معدل التبريد، الأمر الذي يتطلب أوقات اختبار ممتدة.

3. عملية التقليب

بعد إضافة إيثر السليلوز إلى الماء الساخن، استمر في التقليب. عندما تنخفض درجة حرارة الماء عن درجة حرارة التصلب، سيبدأ إيثر السليلوز بالذوبان، وسيصبح المحلول لزجًا تدريجيًا. عندئذٍ، يجب تقليل سرعة التقليب. بعد أن يصل المحلول إلى لزوجة معينة، يجب تركه ساكنًا لأكثر من 10 ساعات حتى تطفو الفقاعات ببطء إلى السطح وتنفجر وتختفي.

فقاعات الهواء في محلول إيثر السليلوز

4. عملية الترطيب

ينبغي قياس جودة إيثر السليلوز والماء بدقة، ومحاولة عدم انتظار وصول المحلول إلى لزوجة أعلى قبل إضافة الماء.

5. اختبار اللزوجة

نظراً لخاصية التغير الانسيابي لمحلول إيثر السليلوز، فإن إدخال دوّار مقياس اللزوجة الدوراني في المحلول أثناء اختبار لزوجته سيؤدي إلى اضطرابه والتأثير على نتائج القياس. لذا، يُنصح بترك الدوّار لمدة 5 دقائق قبل إجراء الاختبار.