В готовите за употреба разтвори, количеството на добавения целулозен етер е много ниско, но може значително да подобри характеристиките на мокрия разтвор и е основна добавка, която влияе върху строителните характеристики на разтвора. Разумният избор на целулозни етери от различни видове, с различен вискозитет, с различни размери на частиците, с различна степен на вискозитет и добавени количества ще окаже положително влияние върху подобряването на характеристиките на сухия прахообразен разтвор. В момента много зидарски и мазилкови разтвори имат лоши водозадържащи свойства и водната суспензия се отделя след няколко минути престой. Водозадържането е важно свойство на метилцелулозния етер и е свойство, на което много местни производители на сухи разтвори, особено тези в южните райони с високи температури, обръщат внимание. Факторите, влияещи върху водозадържащия ефект на сухия разтвор, включват количеството добавен целулозния етер, вискозитета на целулозния етер, фиността на частиците и температурата на използваната среда.
1. Концепция
Целулозен етере синтетичен полимер, получен от естествена целулоза чрез химическа модификация. Целулозният етер е производно на естествената целулоза. Производството на целулозен етер е различно от това на синтетичните полимери. Най-основният му материал е целулозата, естествено полимерно съединение. Поради особеностите на естествената структура на целулозата, самата целулоза няма способността да реагира с етерификационни агенти. След третиране с набъбващ агент обаче, силните водородни връзки между молекулните вериги и веригите се разрушават и активното освобождаване на хидроксилната група се превръща в реактивна алкална целулоза. Получаване на целулозен етер.
Свойствата на целулозните етери зависят от вида, броя и разпределението на заместителите. Класификацията на целулозните етери се основава и на вида на заместителите, степента на етерификация, разтворимостта и свързаните с тях свойства на приложение. Според вида на заместителите в молекулната верига, те могат да бъдат разделени на моноетерни и смесени етери. MC, който обикновено използваме, е моноетерни, а HPMC е смесени етери. MC е продукт, който се получава след заместване на хидроксилната група в глюкозната единица на естествената целулоза с метокси. Това е продукт, получен чрез заместване на част от хидроксилната група в единицата с метокси група и друга част с хидроксипропилна група. Структурната формула е [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x Хидроксиетилметилцелулозен етер HEMC, като това са основните разновидности, широко използвани и продавани на пазара.
По отношение на разтворимостта, те могат да бъдат разделени на йонни и нейонни. Водоразтворимите нейонни целулозни етери са съставени главно от две серии алкилови етери и хидроксиалкилови етери. Йонната CMC се използва главно в синтетични детергенти, текстилен печат и боядисване, хранително-вкусова промишленост и добив на нефт. Нейонните MC, HPMC, HEMC и др. се използват главно в строителни материали, латексови покрития, медицина, ежедневни химикали и др. Използват се като сгъстител, водозадържащ агент, стабилизатор, дисперсант и филмообразуващ агент.
2. Задържане на вода от целулозен етер
Задържане на вода от целулозен етер: При производството на строителни материали, особено на сухи прахообразни разтвори, целулозният етер играе незаменима роля, особено при производството на специални разтвори (модифицирани разтвори), той е незаменим и важен компонент.
Важната роля на водоразтворимия целулозен етер в строителния разтвор има главно три аспекта: единият е отличният капацитет за задържане на вода, другият е влиянието върху консистенцията и тиксотропията на строителния разтвор, а третият е взаимодействието с цимента. Ефектът на задържане на вода от целулозния етер зависи от водопоглъщането на основния слой, състава на строителния разтвор, дебелината на слоя строителен разтвор, водоемкостта на строителния разтвор и времето за втвърдяване на втвърдяващия материал. Самото задържане на вода от целулозния етер произтича от разтворимостта и дехидратацията на самия целулозен етер. Както всички знаем, въпреки че целулозната молекулна верига съдържа голям брой силно хидратируеми OH групи, тя не е разтворима във вода, тъй като целулозната структура има висока степен на кристалност.
Само хидратиращата способност на хидроксилните групи не е достатъчна, за да покрие силните водородни връзки и ван дер Ваалсовите сили между молекулите. Следователно, те само набъбват, но не се разтварят във вода. Когато заместител се въведе в молекулната верига, не само заместителят разрушава водородната верига, но и междуверижната водородна връзка се разрушава поради вклиняването на заместителя между съседните вериги. Колкото по-голям е заместителят, толкова по-голямо е разстоянието между молекулите. Колкото по-голямо е разстоянието. Колкото по-голямо е ефектът от разрушаването на водородните връзки, толкова по-голям е ефектът от разрушаването на водородните връзки, след като целулозната решетка се разшири и разтворът навлезе, образувайки разтвор с висок вискозитет. Когато температурата се повиши, хидратацията на полимера отслабва и водата между веригите се изтласква. Когато ефектът на дехидратация е достатъчен, молекулите започват да агрегират, образувайки триизмерна мрежова структура на гел и се сгъват.
Факторите, влияещи върху задържането на вода в хоросана, включват вискозитета на целулозния етер, добавеното количество, фиността на частиците и температурата на употреба.
Колкото по-висок е вискозитетът на целулозния етер, толкова по-добра е водозадържащата способност. Вискозитетът е важен параметър за производителността на целулозния етер. В момента различните производители на целулозни етери използват различни методи и инструменти за измерване на вискозитета на целулозния етер. Основните методи са Haake Rotovisko, Hoppler, Ubbelohde и Brookfield и др. За един и същ продукт резултатите от вискозитета, измерени по различни методи, са много различни, а някои дори имат двойни разлики. Следователно, когато се сравнява вискозитетът, той трябва да се извършва между едни и същи методи за изпитване, включително температура, ротор и др.
Най-общо казано, колкото по-висок е вискозитетът, толкова по-добър е ефектът на задържане на вода. Колкото по-висок е вискозитетът и колкото по-високо е молекулното тегло на метилцелулозата (MC), съответното намаляване на нейната разтворимост ще има отрицателно въздействие върху якостта и строителните характеристики на разтвора. Колкото по-висок е вискозитетът, толкова по-очевиден е ефектът на сгъстяване върху разтвора, но той не е правопропорционален. Колкото по-висок е вискозитетът, толкова по-вискозен ще бъде мокрият разтвор, т.е. по време на строителството това се проявява като залепване за стъргалката и висока адхезия към основата. Но това не е полезно за увеличаване на структурната якост на самия мокър разтвор. По време на строителството противосвлачността не е очевидна. Напротив, някои модифицирани метилцелулозни етери със среден и нисък вискозитет имат отлични показатели за подобряване на структурната якост на мокрия разтвор.
Колкото по-голямо количество целулозен етер е добавен към хоросана, толкова по-добри са водозадържащите свойства, а колкото по-висок е вискозитетът, толкова по-добри са водозадържащите свойства.
Що се отнася до размера на частиците, колкото по-фина е частицата, толкова по-добро е задържането на вода. След като големите частици целулозен етер влязат в контакт с вода, повърхността им незабавно се разтваря и образува гел, който обгръща материала, предотвратявайки проникването на водни молекули. Понякога дори след продължително разбъркване те не могат да се диспергират и разтворят равномерно, образувайки мътен флокулентен разтвор или агломерация. Това силно влияе върху задържането на вода от целулозния етер, а разтворимостта е един от факторите за избор на целулозен етер.
Фиността също е важен показател за производителност на метилцелулозния етер. MC, използван за сух прахообразен разтвор, трябва да е прах, с ниско съдържание на вода, а фиността също така изисква 20%~60% от размера на частиците да е по-малък от 63μm. Фиността влияе върху разтворимостта на метилцелулозния етер. Едрият MC обикновено е гранулиран и лесно се разтваря във вода без агломерация, но скоростта на разтваряне е много бавна, така че не е подходящ за употреба в сух прахообразен разтвор. В сухия прахообразен разтвор MC се диспергира между агрегати, фини пълнители и цимент и други циментиращи материали. Само достатъчно фин прах може да избегне агломерацията на метилцелулозния етер при смесване с вода. Когато MC се добави с вода за разтваряне на агломератите, е много трудно да се диспергира и разтвори.
Грубият MC не само е разточителен, но и намалява локалната якост на разтвора. Когато такъв сух прахообразен разтвор се нанесе върху голяма площ, скоростта на втвърдяване на локалния сух прахообразен разтвор ще бъде значително намалена и ще се появят пукнатини поради различното време за втвърдяване. За пръскания разтвор с механична конструкция изискването за финост е по-високо поради по-краткото време за смесване.
Фиността на метилцелулозната целулоза също има известно влияние върху задържането на вода. Най-общо казано, за метилцелулозни етери с еднакъв вискозитет, но различна финост, при едно и също количество добавка, колкото по-фина е, толкова по-добър е ефектът на задържане на вода.
Задържането на вода от метилцелулозния етер също е свързано с използваната температура, а задържането на вода от метилцелулозен етер намалява с повишаване на температурата. Въпреки това, в реалните приложения на материалите, сухият прахообразен разтвор често се нанася върху горещи основи при високи температури (по-високи от 40 градуса) в много среди, като например шпакловка на външни стени под слънцето през лятото, което често ускорява втвърдяването на цимента и сухия прахообразен разтвор. Намаляването на скоростта на задържане на вода води до очевидното усещане, че са засегнати както обработваемостта, така и устойчивостта на пукнатини, и е особено важно да се намали влиянието на температурните фактори при това условие.
Въпреки че добавките на базата на метилхидроксиетилцелулозен етер понастоящем се считат за водещи в технологичното развитие, тяхната температурна зависимост все пак ще доведе до отслабване на характеристиките на сухия прахообразен разтвор. Въпреки че количеството метилхидроксиетилцелулоза се увеличава (лятна формула), обработваемостта и устойчивостта на напукване все още не могат да отговорят на нуждите на употреба. Чрез специална обработка на MC, като например повишаване на степента на етерификация и др., ефектът на задържане на вода може да се поддържа при по-висока температура, така че да се осигури по-добра производителност при тежки условия.
3. Сгъстяване и тиксотропия на целулозен етер
Сгъстяване и тиксотропия на целулозния етер: Втората функция на целулозния етер - сгъстяващият ефект, зависи от: степента на полимеризация на целулозния етер, концентрацията на разтвора, скоростта на срязване, температурата и други условия. Желиращият ефект на разтвора е уникален за алкилцелулозата и нейните модифицирани производни. Желиращите свойства са свързани със степента на заместване, концентрацията на разтвора и добавките. За модифицираните хидроксиалкил производни, гел свойствата също са свързани със степента на модификация на хидроксиалкила. 10%-15% разтвор може да се приготви за нисковискозни MC и HPMC, 5%-10% разтвор може да се приготви за MC и HPMC със среден вискозитет, а 2%-3% разтвор може да се приготви само за високовискозни MC и HPMC. Обикновено класификацията на вискозитета на целулозния етер също се градира по 1%-2% разтвор.
Високомолекулният целулозен етер има висока ефективност на сгъстяване. Полимери с различни молекулни тегла имат различен вискозитет в разтвор с еднаква концентрация. Висока степен. Целевият вискозитет може да се постигне само чрез добавяне на голямо количество нискомолекулен целулозен етер. Вискозитетът му зависи малко от скоростта на срязване, а високият вискозитет достига целевия вискозитет, изисквайки по-малко добавяне, а вискозитетът зависи от ефективността на сгъстяване. Следователно, за да се постигне определена консистенция, трябва да се гарантира определено количество целулозен етер (концентрация на разтвора) и вискозитет на разтвора. Температурата на гела на разтвора също намалява линейно с увеличаване на концентрацията на разтвора и желира при стайна температура след достигане на определена концентрация. Концентрацията на желиране на HPMC е относително висока при стайна температура.
Консистенцията може да се регулира и чрез избор на размер на частиците и избор на целулозни етери с различна степен на модификация. Така наречената модификация е въвеждането на определена степен на заместване на хидроксиалкилови групи в скелетната структура на целулозния етер. Чрез промяна на относителните стойности на заместване на двата заместителя, т.е. относителните стойности на заместване DS и ms на метокси и хидроксиалкилови групи, които често използваме. Различни изисквания за производителност на целулозния етер могат да бъдат постигнати чрез промяна на относителните стойности на заместване на двата заместителя.
Връзката между консистенцията и модификацията: добавянето на целулозен етер влияе върху консумацията на вода върху хоросана, промяната на съотношението вода-свързващо вещество между водата и цимента има сгъстяващ ефект, колкото по-висока е дозата, толкова по-голяма е консумацията на вода.
Целулозните етери, използвани в прахообразни строителни материали, трябва да се разтварят бързо в студена вода и да осигуряват подходяща консистенция за системата. Дори при определена скорост на срязване, те все пак стават флокулантни и колоидни блокове, което е нестандартен или нискокачествен продукт.
Съществува и добра линейна зависимост между консистенцията на циментовата паста и дозата на целулозния етер. Целулозният етер може значително да увеличи вискозитета на разтвора. Колкото по-голяма е дозата, толкова по-очевиден е ефектът. Воден разтвор на целулозен етер с висок вискозитет има висока тиксотропия, което е и основна характеристика на целулозния етер. Водните разтвори на MC полимери обикновено имат псевдопластична и нетиксотропна течливост под температурата на гела, но нютонови свойства на течливост при ниски скорости на срязване. Псевдопластичността се увеличава с молекулното тегло или концентрацията на целулозния етер, независимо от вида на заместителя и степента на заместване. Следователно, целулозните етери с еднакъв вискозитетен клас, независимо дали са MC, HPMC, HEMC, винаги ще проявяват едни и същи реологични свойства, стига концентрацията и температурата да се поддържат постоянни.
Структурните гелове се образуват при повишаване на температурата и се наблюдават силно тиксотропни течения. Целулозните етери с висока концентрация и нисък вискозитет показват тиксотропия дори под температурата на гела. Това свойство е от голяма полза за регулиране на изравняването и свличането при изграждането на строителен разтвор. Тук е необходимо да се обясни, че колкото по-висок е вискозитетът на целулозния етер, толкова по-добро е задържането на вода, но колкото по-висок е вискозитетът, толкова по-високо е относителното молекулно тегло на целулозния етер и съответното намаляване на неговата разтворимост, което има отрицателно въздействие върху концентрацията на разтвора и строителните характеристики. Колкото по-висок е вискозитетът, толкова по-очевиден е ефектът на сгъстяване върху разтвора, но той не е напълно пропорционален. Някои имат среден и нисък вискозитет, но модифицираният целулозен етер има по-добри показатели за подобряване на структурната якост на мокрия разтвор. С увеличаване на вискозитета се подобрява задържането на вода на целулозния етер.
4. Забавяне на целулозния етер
Забавяне на целулозния етер: Третата функция на целулозния етер е да забави процеса на хидратация на цимента. Целулозният етер придава на разтвора различни полезни свойства, а също така намалява ранната топлина на хидратация на цимента и забавя динамичния процес на хидратация. Това е неблагоприятно за използването на разтвор в студени райони. Този ефект на забавяне се дължи на адсорбцията на молекулите на целулозния етер върху продукти на хидратация като CSH и Ca(OH)2. Поради увеличаването на вискозитета на порестия разтвор, целулозният етер намалява мобилността на йоните в разтвора, като по този начин забавя процеса на хидратация.
Колкото по-висока е концентрацията на целулозен етер в минералния гел, толкова по-изразен е ефектът от забавянето на хидратацията. Целулозният етер не само забавя стягането, но и забавя процеса на втвърдяване на циментовата замазка. Забавящият ефект на целулозния етер зависи не само от концентрацията му в минералната гел система, но и от химичната структура. Колкото по-висока е степента на метилиране на HEMC, толкова по-добър е забавящият ефект на целулозния етер. При съотношението на хидрофилното заместване към заместването, увеличаващо водата, забавящият ефект е по-силен. Вискозитетът на целулозния етер обаче има малък ефект върху кинетиката на хидратация на цимента.
С увеличаване на съдържанието на целулозен етер, времето за втвърдяване на разтвора се увеличава значително. Съществува добра нелинейна корелация между началното време на втвърдяване на разтвора и съдържанието на целулозен етер, както и добра линейна корелация между крайното време на втвърдяване и съдържанието на целулозен етер. Можем да контролираме времето за работа на разтвора, като променяме количеството целулозен етер.
В обобщение, в готовия разтвор,целулозен етериграе роля в задържането на вода, сгъстяването, забавянето на хидратацията на цимента и подобряването на строителните характеристики. Добрият капацитет за задържане на вода прави хидратацията на цимента по-пълна, може да подобри вискозитета на мокрия разтвор, да увеличи якостта на свързване на разтвора и да регулира времето. Добавянето на целулозен етер към механично пръскан разтвор може да подобри производителността на пръскане или изпомпване и структурната здравина на разтвора. Следователно, целулозният етер се използва широко като важна добавка в готовите за употреба разтвори.
Време на публикуване: 28 април 2024 г.