دور وتطبيق إيثر السليلوز في مواد البناء لحماية البيئة

إيثر السليلوزالسليلوز بوليمر شبه اصطناعي غير أيوني، قابل للذوبان في الماء والمذيبات. وله تأثيرات مختلفة في مختلف الصناعات. ففي مواد البناء الكيميائية، على سبيل المثال، له التأثيرات المركبة التالية: ① عامل احتفاظ بالماء ② مُكثِّف ③ خاصية تسوية ④ خاصية تكوين أغشية ⑤ مادة رابطة؛ وفي صناعة كلوريد البولي فينيل، يُستخدم كمستحلب ومشتت؛ وفي صناعة الأدوية، يُستخدم كمادة رابطة وعامل مُنظِّم للأس الهيدروجيني. ونظرًا لتعدد تأثيراته المركبة، فإن مجالات استخدام السليلوز واسعة للغاية. فيما يلي، سأركز على استخدام ووظيفة إيثر السليلوز في مواد البناء الصديقة للبيئة.

1. في طلاء اللاتكس

في صناعة دهانات اللاتكس، يُنصح باستخدام هيدروكسي إيثيل السليلوز. تتراوح اللزوجة المُوصى بها عادةً بين 30000 و50000 RT، والجرعة المرجعية تتراوح بين 1.5 و2 بالألف. تتمثل الوظيفة الرئيسية لهيدروكسي إيثيل السليلوز في دهانات اللاتكس في زيادة اللزوجة، ومنع تكتل الصبغة، وتحسين تشتتها، وتعزيز استقرارها، وزيادة لزوجة المكون، مما يُحسّن من أداء التسوية في أعمال البناء. يتميز هيدروكسي إيثيل السليلوز بسهولة استخدامه، حيث يُمكن إذابته في الماء البارد والساخن، ولا يتأثر بدرجة الحموضة (pH). يُمكن استخدامه في نطاق حموضة يتراوح بين 2 و12. تتوفر ثلاث طرق لاستخدامه:

أولاً: أضف مباشرة في الإنتاج:

يُفضل في هذه الطريقة استخدام هيدروكسي إيثيل السليلوز من النوع المتأخر الذوبان، أي هيدروكسي إيثيل السليلوز الذي يستغرق ذوبانه أكثر من 30 دقيقة. الخطوات كالتالي: ① أضف كمية محددة من الماء النقي إلى وعاء مزود بمحرك تقليب عالي القص. ② ابدأ التقليب المستمر بسرعة منخفضة، مع إضافة مجموعة الهيدروكسي إيثيل ببطء وبشكل متجانس إلى المحلول. ③ استمر في التقليب حتى تذوب جميع المواد الحبيبية تمامًا. ④ أضف المواد المساعدة الأخرى والإضافات القاعدية، إلخ. ⑤ استمر في التقليب حتى تذوب جميع مجموعات الهيدروكسي إيثيل تمامًا، ثم أضف المكونات الأخرى في التركيبة واطحنها حتى تحصل على المنتج النهائي.

ثانياً: مزود بمحلول الأم لاستخدامه لاحقاً:

تتيح هذه الطريقة اختيار النوع الفوري، وتتميز بتأثير السليلوز المضاد للعفن. وتكمن ميزة هذه الطريقة في مرونتها العالية وإمكانية إضافتها مباشرةً إلى طلاء اللاتكس. طريقة التحضير هي نفسها المذكورة في الخطوات من ١ إلى ٤.

ثالثًا: حضّره على شكل عصيدة لاستخدامه لاحقًا:

بما أن المذيبات العضوية ضعيفة الذوبان (غير قابلة للذوبان) في هيدروكسي إيثيل السليلوز، فيمكن استخدامها في تحضير عصيدة السليلوز. ومن أكثر المذيبات العضوية شيوعًا السوائل العضوية في تركيبات طلاء اللاتكس، مثل الإيثيلين جليكول، والبروبيلين جليكول، وعوامل تكوين الطبقة (مثل أسيتات بوتيل ثنائي إيثيلين جليكول). يمكن إضافة عصيدة هيدروكسي إيثيل السليلوز مباشرةً إلى الطلاء، مع الاستمرار في التقليب حتى تذوب تمامًا.

2. في معجون كشط الجدران

في الوقت الراهن، تحظى المعجونة الصديقة للبيئة المقاومة للماء والفرك بتقدير كبير في معظم مدن بلدي. تُصنع هذه المعجونة من تفاعل الأسيتال بين كحول الفينيل والفورمالديهايد. ولذلك، بدأ الناس بالتخلي تدريجياً عن هذه المادة، واستُبدلت بمنتجات سلسلة إيثر السليلوز. أي أن السليلوز هو المادة الوحيدة المتاحة حالياً لتطوير مواد بناء صديقة للبيئة.

يُصنّف المعجون المقاوم للماء إلى نوعين: معجون مسحوق جاف ومعجون سائل. ومن بين هذين النوعين، يُختار عادةً هيدروكسي بروبيل ميثيل سليلوز، وتتراوح لزوجته عادةً بين 80,000 و90,000. وتتمثل وظيفته في الاحتفاظ بالماء، والربط، والتشحيم، وغيرها.

نظراً لاختلاف تركيبات المعجون بين مختلف الشركات المصنعة، فبعضها يحتوي على الكالسيوم الرمادي، والكالسيوم الفاتح، والأسمنت الأبيض، وغيرها، بينما يحتوي بعضها الآخر على مسحوق الجبس، والكالسيوم الرمادي، والكالسيوم الفاتح، وغيرها، فإن مواصفات ولزوجة ونسبة اختراق السليلوز في التركيبتين تختلف أيضاً. وتتراوح الكمية المضافة بين 3 و5 بالألف.

في عملية كشط الجدران، ونظرًا لامتصاص سطح الجدار للماء بنسبة معينة (تبلغ نسبة امتصاص الماء في جدار الطوب 13%، وفي الخرسانة 3-5%)، بالإضافة إلى تبخر الماء من الخارج، فإن فقدان المعجون للماء بسرعة كبيرة قد يؤدي إلى تشققات أو تساقط مسحوق، مما يُضعف قوته. لذا، فإن إضافة إيثر السليلوز تُحل هذه المشكلة. لكن جودة المادة المالئة، وخاصة جودة رماد الكالسيوم، بالغة الأهمية. فبفضل لزوجة السليلوز العالية، تزداد قدرة المعجون على الطفو، مما يمنع الترهل أثناء الكشط، ويجعله أسهل وأقل جهدًا بعد الانتهاء.

3. ملاط ​​الخرسانة

في ملاط ​​الخرسانة، ولتحقيق أقصى قوة، يجب أن يكون الإسمنت مُرطَّبًا بالكامل. خاصةً في أعمال البناء الصيفية، يفقد ملاط ​​الخرسانة الماء بسرعة كبيرة، وتُستخدم إجراءات الإماهة الكاملة عن طريق رش الماء للحفاظ على ترطيبه، مما يُهدر الموارد ويُعيق العمل. تكمن المشكلة في أن الماء يبقى على السطح فقط، بينما لا تزال عملية الإماهة الداخلية غير مكتملة. لذلك، يكمن الحل في إضافة هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز بنسبة تتراوح بين 150,000 و200,000 إلى ملاط ​​الخرسانة. تُقدَّر كمية الإضافة بحوالي 2-3 بالألف، ويمكن زيادة معدل احتفاظ الخرسانة بالماء إلى أكثر من 92%. طريقة الاستخدام في ملاط ​​الخرسانة هي إضافة الماء بعد خلط المسحوق الجاف جيدًا.

4. في أعمال التجصيص، الجبس، الجبس اللاصق، الجبس المانع للتسرب

مع التطور السريع لقطاع البناء، يتزايد طلب الناس على مواد البناء الجديدة يومًا بعد يوم. ونظرًا لزيادة الوعي البيئي والتحسين المستمر لكفاءة البناء، شهدت منتجات الجبس الأسمنتية نموًا سريعًا. وتشمل منتجات الجبس الأكثر شيوعًا حاليًا: جبس التجصيص، والجبس المُلصق، والجبس المُدمج، ومادة لاصقة للبلاط.

الجبس المستخدم في التجصيص مادة عالية الجودة لتجصيص الجدران والأسقف الداخلية. يتميز سطح الجدار المُجصص به بنعومته وملمسه الأملس، وعدم تساقط المسحوق، وقوة التصاقه بالقاعدة، ومقاومته للتشقق والتساقط، فضلاً عن كونه مقاومًا للحريق. يُعد الجبس المُلصق نوعًا جديدًا من مواد لاصقة ألواح البناء الخفيفة، وهو عبارة عن مادة لاصقة مصنوعة من الجبس كمادة أساسية مع إضافة مواد متنوعة. وهو مناسب للربط بين مختلف مواد جدران البناء غير العضوية. يتميز الجبس المُلصق بأنه غير سام وعديم الرائحة، ويتمتع بخصائص مثل القوة المبكرة، وسرعة التصلب، وقوة الالتصاق، مما يجعله مادة داعمة لألواح البناء والتشييد. أما مادة سد الفجوات الجبسية، فهي تُستخدم لملء الفراغات بين ألواح الجبس، ولإصلاح الجدران والشقوق.

تؤدي منتجات الجبس هذه وظائف متعددة. فبالإضافة إلى دور الجبس والحشوات المرتبطة به، يكمن العامل الرئيسي في الدور المحوري لمضافات إيثر السليلوز. ونظرًا لتصنيف الجبس إلى جبس لا مائي وجبس نصف مائي، فإن لكل نوع منهما تأثيرًا مختلفًا على أداء المنتج، لذا فإن التكثيف، والاحتفاظ بالماء، وإبطاء التصلب هي العوامل الأساسية التي تحدد جودة مواد البناء الجبسية. وتتمثل المشكلة الشائعة لهذه المواد في التجويف والتشقق، وعدم القدرة على بلوغ القوة الأولية المطلوبة. ولحل هذه المشكلة، يُنصح باختيار نوع السليلوز وطريقة استخدامه كمُبطئ للتصلب. وفي هذا السياق، يُختار عادةً ميثيل أو هيدروكسي بروبيل ميثيل 30000-60000، بنسبة إضافة تتراوح بين 1.5‰ و2‰، حيث يركز السليلوز على الاحتفاظ بالماء وإبطاء التصلب.

ومع ذلك، من المستحيل الاعتماد على إيثر السليلوز كمؤخر للتصلب، ومن الضروري إضافة مؤخر التصلب من حمض الستريك للخلط والاستخدام دون التأثير على القوة الأولية.

يشير مصطلح الاحتفاظ بالماء عمومًا إلى كمية الماء التي ستُفقد بشكل طبيعي دون امتصاص خارجي للماء. إذا كان الجدار جافًا جدًا، فإن امتصاص الماء والتبخر الطبيعي على سطحه الأساسي سيؤديان إلى فقدان المادة للماء بسرعة كبيرة، مما قد يتسبب في حدوث تجويف وتشققات.

يتم استخدام هذه الطريقة عن طريق خلطها مع مسحوق جاف. في حال تحضير محلول، يُرجى الرجوع إلى طريقة تحضير المحلول.

5. مونة العزل الحراري

يُعدّ ملاط ​​العزل نوعًا جديدًا من مواد عزل الجدران الداخلية في المنطقة الشمالية. وهو مادة جدارية مُصنّعة من مادة عازلة وملاط ومادة رابطة. في هذه المادة، يلعب السليلوز دورًا أساسيًا في التماسك وزيادة المتانة. يُختار عادةً ميثيل السليلوز ذو اللزوجة العالية (حوالي 150,000)، وتتراوح الجرعة عادةً بين 2 و3 بالألف، وطريقة الاستخدام هي خلط المسحوق الجاف.

6. وكيل الواجهة

يجب أن يكون عامل الربط HPNC20000، ويجب أن يكون لاصق البلاط أكثر من 100000. يجب استخدام عامل الربط كمكثف، مما يحسن قوة الشد ومقاومة الانبعاج.