در ملات آماده، مقدار اضافه شده ازسلولز اتربسیار کم است، اما میتواند عملکرد ملات مرطوب را به طور قابل توجهی بهبود بخشد و یک افزودنی اصلی است که بر عملکرد ساختمانی ملات تأثیر میگذارد. انتخاب معقول اترهای سلولزی از انواع مختلف، ویسکوزیتههای مختلف، اندازه ذرات مختلف، درجات مختلف ویسکوزیته و مقادیر اضافه شده، تأثیر مثبتی بر بهبود عملکرد ملات پودر خشک خواهد داشت.
در حال حاضر، بسیاری از ملاتهای بنایی و گچکاری عملکرد ضعیفی در حفظ آب دارند و دوغاب آب پس از چند دقیقه ماندن، جدا میشود. حفظ آب یکی از ویژگیهای مهم متیل سلولز اتر است و همچنین عملکردی است که بسیاری از تولیدکنندگان ملات خشک داخلی، به ویژه تولیدکنندگان در مناطق جنوبی با دمای بالا، به آن توجه میکنند. عواملی که بر اثر حفظ آب ملات خشک تأثیر میگذارند شامل مقدار MC اضافه شده، ویسکوزیته MC، ریز بودن ذرات و دمای محیط استفاده است.
۱. مفهوم
اتر سلولز یک پلیمر مصنوعی است که از طریق اصلاح شیمیایی از سلولز طبیعی ساخته میشود. اتر سلولز مشتقی از سلولز طبیعی است. تولید اتر سلولز با پلیمرهای مصنوعی متفاوت است. اساسیترین ماده آن سلولز است که یک ترکیب پلیمری طبیعی است. به دلیل خاص بودن ساختار سلولز طبیعی، خود سلولز توانایی واکنش با عوامل اتری شدن را ندارد. با این حال، پس از تصفیه با عامل تورم، پیوندهای هیدروژنی قوی بین زنجیرههای مولکولی و زنجیرهها از بین میرود و آزادسازی فعال گروه هیدروکسیل به یک سلولز قلیایی واکنشپذیر تبدیل میشود. اتر سلولز را به دست آورید.
خواص اترهای سلولزی به نوع، تعداد و توزیع جانشینها بستگی دارد. طبقهبندی اترهای سلولزی همچنین بر اساس نوع جانشینها، درجه اتری شدن، حلالیت و خواص کاربردی مرتبط است. با توجه به نوع جانشینها در زنجیره مولکولی، میتوان آن را به مونواتر و اتر مخلوط تقسیم کرد. ما معمولاً از MC به عنوان مونواتر و PMC به عنوان اتر مخلوط استفاده میکنیم. متیل سلولز اتر MC محصول پس از جایگزینی گروه هیدروکسیل در واحد گلوکز سلولز طبیعی با گروه متوکسی است. این محصولی است که با جایگزینی بخشی از گروه هیدروکسیل در واحد با یک گروه متوکسی و بخش دیگر با یک گروه هیدروکسی پروپیل به دست میآید. فرمول ساختاری آن [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x هیدروکسی اتیل متیل سلولز اتر HEMC است، اینها انواع اصلی هستند که به طور گسترده مورد استفاده قرار میگیرند و در بازار فروخته میشوند.
از نظر حلالیت، میتوان آن را به یونی و غیر یونی تقسیم کرد. اترهای سلولزی غیر یونی محلول در آب عمدتاً از دو سری آلکیل اترها و هیدروکسی آلکیل اترها تشکیل شدهاند. CMC یونی عمدتاً در شویندههای مصنوعی، چاپ و رنگرزی پارچه، اکتشاف مواد غذایی و روغن استفاده میشود. MC غیر یونی، PMC، HEMC و غیره عمدتاً در مصالح ساختمانی، پوششهای لاتکس، دارو، مواد شیمیایی روزانه و غیره استفاده میشوند. به عنوان غلیظکننده، عامل نگهدارنده آب، تثبیتکننده، پراکندهکننده و عامل تشکیل فیلم استفاده میشوند.
2. احتباس آب سلولز اتر
احتباس آب سلولز اتر: در تولید مصالح ساختمانی، به ویژه ملات پودر خشک، سلولز اتر نقش غیرقابل جایگزینی ایفا میکند، به خصوص در تولید ملات ویژه (ملات اصلاح شده)، یک جزء ضروری و مهم است.
نقش مهم اتر سلولز محلول در آب در ملات عمدتاً دارای سه جنبه است، یکی ظرفیت عالی نگهداری آب، دیگری تأثیر بر قوام و تیکسوتروپی ملات و سوم تعامل با سیمان. اثر نگهداری آب اتر سلولز به جذب آب لایه پایه، ترکیب ملات، ضخامت لایه ملات، نیاز آبی ملات و زمان گیرش ماده گیرش بستگی دارد. نگهداری آب اتر سلولز به خودی خود از حلالیت و دهیدراتاسیون خود اتر سلولز ناشی میشود. همانطور که همه ما میدانیم، اگرچه زنجیره مولکولی سلولز حاوی تعداد زیادی گروه OH با قابلیت هیدراتاسیون بالا است، اما در آب محلول نیست، زیرا ساختار سلولز از درجه بلورینگی بالایی برخوردار است.
توانایی هیدراتاسیون گروههای هیدروکسیل به تنهایی برای پوشش پیوندهای هیدروژنی قوی و نیروهای واندروالسی بین مولکولها کافی نیست. بنابراین، فقط متورم میشود اما در آب حل نمیشود. هنگامی که یک جایگزین وارد زنجیره مولکولی میشود، نه تنها جایگزین زنجیره هیدروژن را از بین میبرد، بلکه پیوند هیدروژنی بین زنجیرهای نیز به دلیل گوهای شدن جایگزین بین زنجیرههای مجاور از بین میرود. هرچه جایگزین بزرگتر باشد، فاصله بین مولکولها بیشتر است. هرچه فاصله بیشتر باشد. هرچه اثر تخریب پیوندهای هیدروژنی بیشتر باشد، اتر سلولز پس از انبساط شبکه سلولز و ورود محلول، محلول در آب میشود و یک محلول با ویسکوزیته بالا تشکیل میدهد. هنگامی که دما افزایش مییابد، هیدراتاسیون پلیمر ضعیف میشود و آب بین زنجیرهها به بیرون رانده میشود. هنگامی که اثر دهیدراتاسیون کافی باشد، مولکولها شروع به تجمع میکنند و یک ساختار شبکهای سهبعدی ژل مانند تشکیل میدهند و به بیرون تا میشوند. عواملی که بر حفظ آب ملات تأثیر میگذارند عبارتند از ویسکوزیته اتر سلولز، مقدار اضافه شده، ظرافت ذرات و دمای استفاده.
هرچه ویسکوزیته اتر سلولز بیشتر باشد، عملکرد حفظ آب بهتر است. ویسکوزیته یک پارامتر مهم در عملکرد MC است. در حال حاضر، تولیدکنندگان مختلف MC از روشها و ابزارهای متفاوتی برای اندازهگیری ویسکوزیته MC استفاده میکنند. روشهای اصلی عبارتند از Haake Rotovisko، Hoppler، Ubbelohde و Brookfield. برای یک محصول واحد، نتایج ویسکوزیته اندازهگیری شده با روشهای مختلف بسیار متفاوت است و برخی حتی تفاوتهای دو برابری دارند. بنابراین، هنگام مقایسه ویسکوزیته، باید بین روشهای آزمایش یکسان، از جمله دما، روتور و غیره، انجام شود.
به طور کلی، هرچه ویسکوزیته بالاتر باشد، اثر احتباس آب بهتر است. با این حال، هرچه ویسکوزیته بالاتر و وزن مولکولی MC بیشتر باشد، کاهش متناظر در حلالیت آن تأثیر منفی بر مقاومت و عملکرد ساختمانی ملات خواهد داشت. هرچه ویسکوزیته بالاتر باشد، اثر غلیظ شدن روی ملات آشکارتر است، اما این اثر مستقیماً متناسب نیست. هرچه ویسکوزیته بالاتر باشد، ملات مرطوب چسبناکتر خواهد بود، یعنی در طول ساخت و ساز، به صورت چسبندگی به خراشنده و چسبندگی زیاد به زیرلایه آشکار میشود. اما برای افزایش مقاومت ساختاری خود ملات مرطوب مفید نیست. در طول ساخت و ساز، عملکرد ضد شره آشکار نیست. برعکس، برخی از اترهای متیل سلولز اصلاح شده با ویسکوزیته متوسط و پایین، عملکرد بسیار خوبی در بهبود مقاومت ساختاری ملات مرطوب دارند.
هرچه مقدار اتر سلولز اضافه شده به ملات بیشتر باشد، عملکرد حفظ آب بهتر است و هرچه ویسکوزیته بالاتر باشد، عملکرد حفظ آب بهتر است.
در مورد اندازه ذرات، هرچه ذرات ریزتر باشند، احتباس آب بهتر است. پس از تماس ذرات بزرگ سلولز اتر با آب، سطح بلافاصله حل میشود و ژلی تشکیل میدهد که مواد را میپوشاند تا از نفوذ مولکولهای آب جلوگیری کند. گاهی اوقات حتی پس از هم زدن طولانی مدت، نمیتوان آن را به طور یکنواخت پراکنده و حل کرد و یک محلول ابری یا لختهای تشکیل میدهد. این امر تا حد زیادی بر احتباس آب سلولز اتر تأثیر میگذارد و حلالیت یکی از عوامل انتخاب سلولز اتر است.
نرمی نیز یک شاخص عملکرد مهم متیل سلولز اتر است. MC مورد استفاده برای ملات پودر خشک باید پودری با محتوای آب کم باشد و نرمی نیز نیاز دارد که 20٪ تا 60٪ اندازه ذرات کمتر از 63 میکرومتر باشد. نرمی بر حلالیت متیل سلولز اتر تأثیر میگذارد. MC درشت معمولاً دانهای است و به راحتی در آب و بدون تجمع حل میشود، اما سرعت انحلال بسیار کند است، بنابراین برای استفاده در ملات پودر خشک مناسب نیست. در ملات پودر خشک، MC در بین مواد سیمانی مانند سنگدانه، پرکننده ریز و سیمان پراکنده میشود و فقط پودر به اندازه کافی ریز میتواند از تجمع متیل سلولز اتر هنگام مخلوط شدن با آب جلوگیری کند. هنگامی که MC با آب برای حل کردن تجمعات اضافه میشود، پخش و حل شدن آن بسیار دشوار است.
نرمی زیاد متیل سلولز اترها نه تنها باعث هدر رفتن میشود، بلکه مقاومت موضعی ملات را نیز کاهش میدهد. هنگامی که چنین ملات پودر خشکی در یک منطقه وسیع اعمال میشود، سرعت گیرش ملات پودر خشک موضعی به طور قابل توجهی کاهش مییابد و به دلیل زمانهای مختلف گیرش، ترکهایی ظاهر میشوند. برای ملات اسپری شده با ساختار مکانیکی، به دلیل زمان اختلاط کوتاهتر، نیاز به نرمی بیشتر است. نرمی متیل سلولز اترها نیز تأثیر خاصی بر حفظ آب آنها دارد. به طور کلی، برای اترهای متیل سلولز با ویسکوزیته یکسان اما نرمی متفاوت، تحت مقدار افزودنی یکسان، هر چه نرمتر، اثر حفظ آب بهتر است.
میزان حفظ آب در ملات پودری خشک (MC) نیز به دمای مورد استفاده مربوط میشود و میزان حفظ آب در ملات متیل سلولز اتر با افزایش دما کاهش مییابد. با این حال، در کاربردهای واقعی مصالح، ملات پودری خشک اغلب در بسیاری از محیطها، مانند بتونهکاری دیوار خارجی زیر نور خورشید در تابستان، روی سطوح داغ در دماهای بالا (بالاتر از ۴۰ درجه) اعمال میشود که اغلب باعث تسریع عملآوری سیمان و سخت شدن ملات پودری خشک میشود. کاهش میزان حفظ آب منجر به این احساس آشکار میشود که هم کارایی و هم مقاومت در برابر ترک تحت تأثیر قرار میگیرند و کاهش تأثیر عوامل دما در این شرایط بسیار مهم است.
اگرچهمتیل هیدروکسی اتیل سلولز اتراگرچه افزودنیها در حال حاضر در خط مقدم توسعه فناوری در نظر گرفته میشوند، اما وابستگی آنها به دما همچنان منجر به تضعیف عملکرد ملات پودر خشک میشود. اگرچه مقدار متیل هیدروکسی اتیل سلولز افزایش یافته است (فرمول تابستانی)، اما کارایی و مقاومت در برابر ترک هنوز نمیتواند نیازهای استفاده را برآورده کند. از طریق برخی عملیات ویژه روی MC، مانند افزایش درجه اتری شدن و غیره، میتوان اثر احتباس آب را در دمای بالاتر حفظ کرد تا بتواند عملکرد بهتری را در شرایط سخت ارائه دهد.
زمان ارسال: ۲۸ آوریل ۲۰۲۴