دور وتطبيق إيثر السليلوز في مواد البناء لحماية البيئة

إيثر السليلوز نوع من البوليمرات شبه الاصطناعية غير الأيونية ذات الوزن الجزيئي العالي. يتميز بخاصيتين: الذوبان في الماء والذوبان في المذيبات. وله تأثيرات مختلفة في الصناعات المختلفة. على سبيل المثال، في مواد البناء الكيميائية، له التأثيرات المركبة التالية: ① عامل احتفاظ بالماء ② مُكثِّف ③ مُسوِّي ④ مُشكِّل للأغشية ⑤ رابط؛ وفي صناعة البولي فينيل كلوريد (PVC)، يُستخدم كمستحلب ومُشتِّت؛ وفي صناعة الأدوية، يُستخدم كمادة رابطة. ونظرًا لتعدد تأثيرات السليلوز المركبة، فهو الأكثر استخدامًا. سأركز فيما يلي على استخدامات ووظائف إيثرات السليلوز في مواد البناء الصديقة للبيئة.

1. في طلاء اللاتكس

في صناعة دهانات اللاتكس، يُنصح باستخدام هيدروكسي إيثيل السليلوز. تتراوح اللزوجة المطلوبة عادةً بين 30000 و50000 سنتي بواز، والجرعة المرجعية تتراوح بين 1.5 و2 بالألف. تتمثل الوظيفة الرئيسية لهيدروكسي إيثيل السليلوز في دهانات اللاتكس في زيادة الكثافة، ومنع تكتل الصبغة، والمساعدة في تشتيتها، وتحسين ثبات اللاتكس، كما يُحسّن لزوجة المكونات ويُساهم في تحسين أداء التسوية. يتميز هيدروكسي إيثيل السليلوز بسهولة استخدامه، حيث يُمكن إذابته في الماء البارد والساخن، ولا يتأثر بدرجة الحموضة. يُمكن استخدامه في نطاق حموضة يتراوح بين 2 و12. توجد ثلاث طرق لإذابته:

أولاً: أضف مباشرة في الإنتاج:

يُفضل استخدام هيدروكسي إيثيل السليلوز من النوع المتأخر الذوبان (هيدروكسي إيثيل السليلوز الذي يستغرق ذوبانه أكثر من 30 دقيقة) في هذه الطريقة. خطوات الاستخدام 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 متساوٍ إلى المحلول. ③ استمر في التقليب حتى تذوب جميع المواد الحبيبية تمامًا. ④ أضف الإضافات الأخرى والمواد القلوية، إلخ. ⑤ استمر في التقليب حتى تذوب جميع مجموعات الهيدروكسي إيثيل تمامًا. أضف باقي المكونات المذكورة في الوصفة واطحنها حتى تكتمل.

ثانياً: مزود بالسائل الأم:

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 مماثلة للخطوات من 1 إلى 4.

ثالثًا: لتحضير قوام يشبه العصيدة:

بما أن المذيبات العضوية ضعيفة الذوبان (غير قابلة للذوبان) لمجموعات الهيدروكسي إيثيل، يمكن تحضير العصيدة باستخدام هذه المذيبات. أكثر المذيبات العضوية شيوعًا هي السوائل العضوية في تركيبات طلاء اللاتكس، مثل الإيثيلين جليكول، والبروبيلين جليكول، ومواد تكوين الطبقة (مثل أسيتات بوتيل ثنائي إيثيلين جليكول). يمكن إضافة هيدروكسي إيثيل السليلوز الموجود في العصيدة مباشرةً إلى الطلاء. استمر في التقليب حتى يذوب تمامًا.

2- كشط معجون الجدران

في الوقت الراهن، تحظى المعجونات الصديقة للبيئة، المقاومة للماء والفرك، بتقدير كبير في معظم مدن بلدي. في السنوات القليلة الماضية، ونظرًا لانبعاث غاز الفورمالديهايد من المعجونات المستخدمة في مواد البناء، مما يضر بالصحة، تم استبدالها بمواد بوليمرية مصنوعة من تفاعل الأسيتال بين كحول الفينيل والفورمالديهايد. ونتيجة لذلك، بدأ الناس بالتخلي تدريجيًا عن هذه المواد، وحلت محلها منتجات إيثر السليلوز. أي أن السليلوز هو المادة الوحيدة المستخدمة حاليًا في تطوير مواد البناء الصديقة للبيئة.

يُصنّف المعجون المقاوم للماء إلى نوعين: المعجون الجاف والمعجون السائل. ومن بين هذين النوعين، يُفضّل استخدام ميثيل السليلوز المعدّل وهيدروكسي بروبيل ميثيل. وتتراوح لزوجته عادةً بين 30000 و60000 سنتي بواز. وتتمثل الوظائف الرئيسية للسليلوز في المعجون في الاحتفاظ بالماء، والربط، والتشحيم.

نظراً لاختلاف تركيبات المعجون بين مختلف الشركات المصنعة، فمنها معجون الكالسيوم الرمادي، ومعجون الكالسيوم الفاتح، والأسمنت الأبيض، وغيرها، ومنها معجون مسحوق الجبس، ومعجون الكالسيوم الرمادي، ومعجون الكالسيوم الفاتح، وغيرها، لذا يتم اختيار مواصفات السليلوز واللزوجة والاختراق لكلتا التركيبتين. وتتراوح كمية الإضافة بين 2 و3 بالألف.

في عملية كشط معجون الجدران، ونظرًا لامتصاص سطح الجدار الأساسي للماء (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 جير الكالسيوم، بالغة الأهمية. فبفضل لزوجة السليلوز العالية، يُعزز طفو المعجون، ويمنع ترهله أثناء البناء، ويجعل عملية الكشط أسهل وأقل جهدًا.

3. ملاط ​​الخرسانة

في ملاط ​​الخرسانة، ولتحقيق القوة النهائية المطلوبة، يجب ترطيب الأسمنت بشكل كامل. خاصةً في أعمال البناء الصيفية، يفقد ملاط ​​الخرسانة الماء بسرعة كبيرة، مما يؤدي إلى هدر الموارد وصعوبة التشغيل. يكمن الحل في أن الماء يبقى على السطح فقط، بينما لا يكتمل الترطيب الداخلي. لذا، يُضاف هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز أو ميثيل السليلوز إلى ملاط ​​الخرسانة. تتراوح لزوجة المادة بين 20000 و60000 سنتي بواز، وتُضاف بنسبة 2-3 بالألف، مما يزيد من قدرة الملاط على الاحتفاظ بالماء إلى أكثر من 85%. طريقة الاستخدام في ملاط ​​الخرسانة هي خلط المسحوق الجاف جيدًا ثم إضافة الماء.

4. في أعمال التجصيص، الجص، والجص اللاصق، والجص المستخدم في سدّ الشقوق

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، وجبس الربط، وجبس الترصيع، ومادة لاصقة للبلاط، وغيرها.

الجص الجصي نوع من مواد التجصيص عالية الجودة للجدران والأسقف الداخلية. تتميز الجدران المطلية به بنعومتها وملمسها الأملس، وعدم تساقط المسحوق، والتصاقها القوي بالسطح، وعدم تشققها أو سقوطها، ومقاومتها للحريق. أما الجص اللاصق فهو نوع من أنواع الجص. وهناك نوع جديد من مواد لاصقة ألواح البناء الخفيفة، وهي مادة لاصقة مصنوعة من الجبس كمادة أساسية مع إضافة مواد متنوعة. وهي مناسبة للربط بين مختلف مواد جدران البناء غير العضوية. وهي غير سامة، وعديمة الرائحة، وتتميز بقوة التصاقها المبكرة، وسرعة جفافها، وقوة تماسكها، وتُستخدم كمادة داعمة لبناء ألواح وكتل البناء.

تتمتع منتجات الجبس هذه بوظائف متعددة، فبالإضافة إلى دور الجبس والحشوات ذات الصلة، يكمن العامل الرئيسي في إضافة إيثر السليلوز كمادة مساعدة. ونظرًا لتصنيف الجبس إلى جبس أنهيدريت 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 التشققات المجوفة، وعدم القدرة على الوصول إلى القوة الأولية المطلوبة. ولحل هذه المشكلة، يكمن الحل في اختيار نوع السليلوز وطريقة استخدامه المركبة. وفي هذا السياق، يُختار عادةً ميثيل أو هيدروكسي بروبيل ميثيل 30000 سنتي بواز، بنسبة سماكة تتراوح بين 1.5 و2 بالألف، حيث يركز السليلوز على الاحتفاظ بالماء، وإبطاء التصلب، والتشحيم.

ومع ذلك، لا يمكن الاعتماد على إيثر السليلوز كمؤخر للتصلب، ومن الضروري إضافة حمض الستريك كمؤخر للتصلب لخلطه واستخدامه حتى لا تتأثر القوة الأولية.

يشير معدل احتفاظ الجدار بالماء عمومًا إلى الفقد الطبيعي للماء في غياب امتصاص خارجي له. فإذا 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 عازلة

يُعدّ ملاط ​​العزل الحراري نوعًا جديدًا من مواد عزل الجدران الداخلية في المناطق الشمالية. وهو عبارة عن مادة جدارية تتكون من مادة عازلة حراريًا، وملاط، ومادة رابطة. يلعب السليلوز دورًا أساسيًا في هذه المادة، حيث يُسهم في التماسك وزيادة المتانة. يُختار عادةً ميثيل السليلوز ذو اللزوجة العالية (حوالي 10000 إلكترون فولت)، وتتراوح نسبته بين 2 و3 بالألف، وتُستخدم طريقة خلط المسحوق الجاف.

6. وكيل الواجهة

المادة الرابطة هي HPNC20000cps، بينما تزيد لزوجة لاصق البلاط عن 60000cps. تُستخدم المادة الرابطة بشكل أساسي كمُكثِّف، مما يُحسِّن قوة الشد ومقاومة الانبعاج.