Ролята на целулозния етер в готовите за употреба строителни разтвори

В готовите за приготвяне 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 ще се отдели след няколко минути престой.

Задържането на вода е важна характеристика на метилцелулозен етер, и това е също така характеристика, на която много местни производители на сухи строителни смеси, особено тези в южните райони с високи температури, обръщат внимание. Факторите, влияещи върху ефекта на задържане на вода от сухата смес за строителни смеси, включват количеството добавена MC, вискозитета на MC, фиността на частиците и температурата на използваната среда.

Целулозният етер е 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 набъбващия 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 моноетер и смесен етер. MC, който обикновено използваме, е моноетер, а HPMC е смесен етер. MC е продукт, който се получава след заместване на хидроксилната група в глюкозната единица на естествената целулоза с метокси. Част от хидроксилната група в единицата е заместена с метокси група, а другата част е заместена с хидроксипропил група. HEMC е етилметилцелулозен етер, 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.

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), където е незаменим и важен компонент. Важната роля на водоразтворимия целулозен етер в разтвора има главно три аспекта: единият е отличният капацитет за задържане на вода, другият е влиянието върху консистенцията и тиксотропията на разтвора, а третият е взаимодействието с цимента. Ефектът на задържане на вода от целулозния етер зависи от водопоглъщането на основния слой, състава на разтвора, дебелината на слоя разтвор, водопотреблението на разтвора и времето за втвърдяване на втвърдяващия материал. Самото задържане на вода от целулозен етер идва 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. Хидратационната способност на хидроксилните групи сама по себе си не е достатъчна, за да покрие силните водородни връзки и ван дер Ваалсовите сили между молекулите. Следователно, той само набъбва, но не се разтваря 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-голям е ефектът от разрушаването на водородните връзки, толкова по-голям е ефектът от разрушаването на водородните връзки, след разширяване на целулозната решетка и навлизането на разтвора, 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 разгъват.

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. 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 целулозният 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, целулозният етер не може да се диспергира и разтвори 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 на зърнеста смес също е важен показател за ефективност на метилцелулозния етер. Използваната за сух прахообразен разтвор целулозна смес трябва да е прахообразна, с ниско съдържание на вода, а фиността на зърнеста смес също изисква 20%~60% от размера на частиците да е по-малък от 63 μm. Фиността на зърнеста смес влияе върху разтворимостта на метилцелулозния етер. Едрата целулозна смес обикновено е гранулирана и лесно се разтваря във вода без агломерация, но скоростта на разтваряне е много бавна, така че не е подходяща за използване в сух прахообразен разтвор. В сухия прахообразен разтвор, MC е диспергиран между циментиращи материали като агрегат, фин пълнител и цимент, и само достатъчно фин прах може да избегне агломерацията на метилцелулозен етер при смесване с вода. Когато MC се добави с вода за разтваряне на агломератите, е много трудно да се диспергира и разтвори. Едрият финиш на MC е не само 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 финиш 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 метилцелулозата (MC) е свързано и с използваната температура, а задържането на вода от метилцелулозен етер намалява с повишаването на температурата. Въпреки това, в реални приложения на материали, 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 метилхидроксиетилцелулозен етер в момента се считат за начело на технологичното развитие, тяхната зависимост от температурата все пак ще доведе до отслабване на характеристиките на сухия прахообразен разтвор. Въпреки че количеството метилхидроксиетилцелулоза се увеличава (лятна формула), обработваемостта и устойчивостта на пукнатини все още не могат да отговорят на нуждите на употреба. Чрез някои специални обработки 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 може да осигури по-добри характеристики при тежки условия.

В допълнение, сгъстяването и тиксотропията на целулозния етер: втората функция на целулозния етер – сгъстяването, зависи от: степента на полимеризация на целулозния етер, концентрацията на разтвора, скоростта на срязване, температурата и други условия. Желиращият капацитет на разтвора е уникален за алкилцелулозата и нейните модифицирани производни. Желиращите свойства са свързани със степента на заместване, концентрацията на разтвора и добавките. За хидроксиалкил модифицираните производни, гел свойствата също са свързани със степента на модификация на хидроксиалкила. За MC и HPMC с нисък вискозитет може да се приготви 10%-15% разтвор, MC и HPMC със среден вискозитет могат да се приготвят 5%-10% разтвор, докато MC и...HPMCМоже да се приготви само 2%-3% разтвор и обикновено класификацията на вискозитета на целулозния етер също се градира по 1%-2% разтвор. Целулозният етер с високо молекулно тегло има висока ефективност на сгъстяване. В разтвор с една и съща концентрация, полимерите с различни молекулни тегла имат различен вискозитет. Висока степен. Целевият вискозитет може да се постигне само чрез добавяне на голямо количество целулозен етер с ниско молекулно тегло. Вискозитетът му слабо зависи от скоростта на срязване и високият вискозитет достига целевия вискозитет, а необходимото количество за добавяне е малко и 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 MC. 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 целулозен етер, независимо от вида на заместителя и степента на заместване. Следователно, целулозните етери с еднакъв клас на вискозитет, независимо MC, HPMC, HEMC, винаги ще показват 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 съответно намалява 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 на разтвора, но той не е напълно пропорционален. Някои са със 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 и задържането на вода 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 на цимента. Това е неблагоприятно за използването на разтвор в студени райони. Този ефект на забавяне се причинява от адсорбцията на молекулите на целулозния етер върху продукти на хидратация като CSH и Ca(OH)2. Поради увеличаването на вискозитета на порите, 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 на забавяне 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. 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.