Hydroxypropylmethylcelulóza

Přehled: označováno jako HPMC, bílý nebo téměř bílý vláknitý nebo granulovaný prášek. Existuje mnoho druhů celulózy a ty se hojně používají, ale my se setkáváme hlavně se zákazníky v průmyslu suchých práškových stavebních materiálů. Nejběžnější celulózou je hypromelóza.

Výrobní proces: Hlavní suroviny HPMC: rafinovaná bavlna, methylchlorid, propylenoxid, další suroviny zahrnují vločkové alkálie, kyseliny, toluen, isopropanol atd. Rafinovaná bavlněná celulóza se ošetří alkalickým roztokem při teplotě 35-40 °C po dobu půl hodiny, slisuje se, rozemele se na prášek a nechá se při 35 °C řádně zrát tak, aby průměrný stupeň polymerace získaného alkalického vlákna byl v požadovaném rozmezí. Alkalická vlákna se vloží do etherifikačního kotle, postupně se přidá propylenoxid a methylchlorid a etherifikují se při teplotě 50-80 °C po dobu 5 hodin s maximálním tlakem asi 1,8 MPa. Poté se do horké vody o teplotě 90 °C přidá odpovídající množství kyseliny chlorovodíkové a kyseliny šťavelové, aby se materiál promyl a zvětšil se jeho objem. Dehydratuje se centrifugou. Promývá se do neutrální reakce a když je obsah vlhkosti v materiálu menší než 60 %, suší se proudem horkého vzduchu při teplotě 130 °C na méně než 5 %. Funkce: zadržování vody, zahušťovadlo, tixotropní ochrana proti stékání, provzdušňující zpracovatelnost, zpomalení tuhnutí.

Zadržování vody: Zadržování vody je nejdůležitější vlastností éteru celulózy! Při výrobě sádrových malt a dalších materiálů je použití éteru celulózy nezbytné. Vysoká retence vody umožňuje plně reagovat mezi cementovým popelem a vápenatým sádrovcem (čím plněji reakce probíhá, tím větší je pevnost). Za stejných podmínek platí, že čím vyšší je viskozita éteru celulózy, tím lepší je zadržování vody (rozdíl viskozity nad 100 000 se zmenšuje); čím vyšší je dávkování, tím lepší je zadržování vody, obvykle malé množství éteru celulózy může výrazně zlepšit vlastnosti malty. Rychlost zadržování vody: když obsah dosáhne určité úrovně, trend zvyšování rychlosti zadržování vody se zpomaluje; rychlost zadržování vody éteru celulózy obvykle klesá se zvyšující se teplotou okolí, ale některé étery celulózy s vysokým obsahem gelu mají také lepší vlastnosti za podmínek vysoké teploty. Zadržování vody. Vzájemná difúze mezi molekulami vody a molekulárními řetězci éteru celulózy umožňuje molekulám vody vstoupit do nitra makromolekulárních řetězců éteru celulózy a získat silnou vazebnou sílu, čímž vzniká volná voda, která se na ni zaplétá a zlepšuje zadržování vody v cementové kaši.

Zahušťovací, tixotropní a protiskluzová úprava: dodává mokré maltě vynikající viskozitu! Může výrazně zvýšit přilnavost mezi mokrou maltou a podkladovou vrstvou a zlepšit její protiskluzovou úpravu. Zahušťovací účinek etherů celulózy také zvyšuje odolnost proti disperzi a homogenitu čerstvě smíchaných materiálů, čímž zabraňuje delaminaci, segregaci a krvácení materiálu. Zahušťovací účinek etherů celulózy na materiály na bázi cementu vychází z viskozity roztoků etherů celulózy. Za stejných podmínek platí, že čím vyšší je viskozita etheru celulózy, tím lepší je viskozita modifikovaného materiálu na bázi cementu, ale pokud je viskozita příliš vysoká, ovlivní to tekutost a zpracovatelnost materiálu (například lepkavá zednická lžíce a stěrka). Samonivelační malty a samozhutňující beton, které vyžadují vysokou tekutost, vyžadují nízkou viskozitu etheru celulózy. Zahušťovací účinek etheru celulózy navíc zvýší potřebu vody u materiálů na bázi cementu a zvýší výtěžnost malty. Vodný roztok etheru celulózy s vysokou viskozitou má vysokou tixotropii, což je také hlavní charakteristikou etheru celulózy. Vodné roztoky celulózy mají obecně pseudoplastické, netixotropní tokové vlastnosti pod teplotou gelu, ale Newtonovské tokové vlastnosti při nízkých smykových rychlostech. Pseudoplasticita se zvyšuje se zvyšující se molekulovou hmotností nebo koncentrací etheru celulózy. Strukturní gely se tvoří při zvýšení teploty a dochází k vysokému tixotropnímu toku. Étery celulózy s vysokou koncentrací a nízkou viskozitou vykazují tixotropii i pod teplotou gelu. Tato vlastnost je velmi přínosná pro konstrukci stavební malty pro úpravu jejího roztírání a stékání. Zde je třeba poznamenat, že čím vyšší je viskozita éteru celulózy, tím lepší je zadržování vody, ale čím vyšší je viskozita, tím vyšší je relativní molekulová hmotnost éteru celulózy a odpovídající snížení jeho rozpustnosti, což má negativní vliv na koncentraci a zpracovatelnost malty.

Příčina: Ether celulózy má zjevný provzdušňovací účinek na čerstvé materiály na bázi cementu. Ether celulózy má jak hydrofilní skupinu (hydroxylovou skupinu, etherovou skupinu), tak hydrofobní skupinu (methylovou skupinu, glukózový kruh), je povrchově aktivní látka, má povrchovou aktivitu, a proto má provzdušňovací účinek. Provzdušňovací účinek éteru celulózy vyvolává „kuličkový“ efekt, který může zlepšit pracovní výkon čerstvě namíchaného materiálu, například zvýšením plasticity a hladkosti malty během provozu, což je prospěšné pro pokládku malty; také zvýší výstup malty, čímž se sníží náklady na výrobu malty; ale zvýší pórovitost vytvrzeného materiálu a sníží jeho mechanické vlastnosti, jako je pevnost a modul pružnosti. Jako povrchově aktivní látka má éter celulózy také smáčecí nebo mazací účinek na částice cementu, což spolu s provzdušňovacím účinkem zvyšuje tekutost materiálů na bázi cementu, ale jeho zahušťovací účinek tekutost snižuje. Účinek tečení je kombinací plastifikačních a zahušťovacích účinků. Pokud je obsah éteru celulózy velmi nízký, projevuje se to hlavně jako plastifikační nebo vodoredukční účinek; při vysokém obsahu se zahušťovací účinek éteru celulózy rychle zvyšuje a jeho provzdušňovací účinek má tendenci být nasycený, takže se zvyšuje výkon. Zahušťovací účinek nebo zvýšená potřeba vody.

Zpomalení tuhnutí: Éter celulózy může zpomalit proces hydratace cementu. Étery celulózy dodávají maltě různé prospěšné vlastnosti a také snižují uvolňování tepla z hydratace cementu a zpomalují kinetický proces hydratace cementu. To je nepříznivé pro použití malty v chladných oblastech. Toto zpomalení je způsobeno adsorpcí molekul éteru celulózy na hydratační produkty, jako jsou CSH a Ca(OH)2. V důsledku zvýšení viskozity roztoku v pórech snižuje éter celulózy mobilitu iontů v roztoku, čímž zpomaluje proces hydratace. Čím vyšší je koncentrace éteru celulózy v minerálním gelovém materiálu, tím výraznější je účinek zpomalení hydratace. Étery celulózy nejen zpomalují tuhnutí, ale také zpomalují proces tvrdnutí cementové malty. Zpomalovací účinek éteru celulózy nezávisí pouze na jeho koncentraci v minerálním gelovém systému, ale také na chemické struktuře. Čím vyšší je stupeň methylace HEMC, tím lepší je zpomalovací účinek éteru celulózy. Zpomalovací účinek je silnější. Viskozita éteru celulózy však má malý vliv na kinetiku hydratace cementu. Se zvyšujícím se obsahem éteru celulózy se výrazně prodlužuje doba tuhnutí malty. Mezi počáteční dobou tuhnutí malty a obsahem éteru celulózy existuje dobrá nelineární korelace a konečná doba tuhnutí má dobrou lineární korelaci s obsahem éteru celulózy. Změnou obsahu éteru celulózy můžeme řídit dobu tuhnutí malty. V produktu hraje roli zadržování vody, zahušťování, zpožďování hydratační schopnosti cementu a zlepšení stavebních vlastností. Dobrá schopnost zadržování vody umožňuje komplexnější reakci cementu, sádrového popela a vápníku, výrazně zvyšuje viskozitu za mokra, zlepšuje soudržnost malty a zároveň může vhodně zlepšit pevnost v tahu a smyku, což výrazně zlepšuje stavební efekt a efektivitu práce. Nastavitelná doba. Zlepšuje stříkatelnost nebo čerpatelnost malty a také konstrukční pevnost. V samotném procesu aplikace je nutné určit typ, viskozitu a množství celulózy podle různých produktů, stavebních zvyklostí a prostředí.