ביצועי אתר תאית ויישומו בטיט.

במלט מוכן, כמות אתר התאית הנוספת נמוכה מאוד, אך היא יכולה לשפר משמעותית את ביצועי המלט הרטוב, והוא תוסף עיקרי המשפיע על ביצועי הבנייה של המלט. בחירה סבירה של אתרי תאית מסוגים שונים, צמיגות שונות, גדלי חלקיקים שונים, דרגות צמיגות שונות וכמויות נוספות תשפיע לטובה על שיפור ביצועי המלט האבקתי היבש. כיום, למלטים רבים לבנייה וטיח יש ביצועי שמירה על מים ירודים, ותרחיף המים ייפרד לאחר מספר דקות של עמידה. שמירה על מים היא ביצועים חשובים של אתר מתיל תאית, וזו גם ביצועים שרבים מיצרני המלט היבש המקומיים, במיוחד אלו באזורים הדרומיים עם טמפרטורות גבוהות, שמים לב אליהם. גורמים המשפיעים על אפקט שמירה על המים של המלט היבש כוללים את כמות ה-MC הנוספת, צמיגות ה-MC, דקיקות החלקיקים וטמפרטורת סביבת השימוש.

1. קונספט
אתר תאית הוא פולימר סינתטי העשוי מתאית טבעית באמצעות שינוי כימי. אתר תאית הוא נגזרת של תאית טבעית. ייצור אתר תאית שונה מפולימרים סינתטיים. החומר הבסיסי ביותר שלו הוא תאית, תרכובת פולימר טבעית. בשל הייחודיות של מבנה התאית הטבעי, לתאית עצמה אין יכולת להגיב עם חומרי אתריפיקציה. עם זאת, לאחר הטיפול בחומר ההתפחה, קשרי המימן החזקים בין שרשראות המולקולריות לשרשראות נהרסים, והשחרור הפעיל של קבוצת ההידרוקסיל הופך לתאית אלקלית תגובתית. מתקבלים אתר תאית.

תכונותיהם של אתרי תאית תלויות בסוג, מספר ופיזור המתחלפים. סיווג אתרי התאית מבוסס גם על סוג המתחלפים, מידת האתריפיקציה, המסיסות ותכונות היישום הנלוות. לפי סוג המתחלפים בשרשרת המולקולרית, ניתן לחלק אותם למונואתר ואתר מעורב. ה-MC שאנו משתמשים בו בדרך כלל הוא מונואתר, ו-HPMC הוא אתר מעורב. אתר מתיל תאית MC הוא התוצר לאחר שקבוצת ההידרוקסיל ביחידת הגלוקוז של תאית טבעית מוחלפת במתוקסי. זהו תוצר המתקבל על ידי החלפת חלק מקבוצת ההידרוקסיל ביחידה בקבוצת מתוקסי וחלק אחר בקבוצת הידרוקסיפרופיל. נוסחת המבנה היא [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x הידרוקסיאתיל מתיל תאית אתר HEMC, אלו הם הזנים העיקריים הנמצאים בשימוש נרחב ונמכרים בשוק.

מבחינת מסיסות, ניתן לחלק אותה ליונית ולא-יונית. אתרים תאית לא-יוניים מסיסים במים מורכבים בעיקר משתי סדרות של אתרים אלקיליים ואתרים הידרוקסי-אלקיליים. CMC יוני משמש בעיקר בדטרגנטים סינתטיים, הדפסה וצביעה של טקסטיל, חיפושי מזון ונפט. MC לא-יוניים, HPMC, HEMC וכו' משמשים בעיקר בחומרי בניין, ציפויי לטקס, תרופות, כימיקלים יומיומיים וכו'. משמשים כמעבה, חומר אגירת מים, מייצב, פיזור וחומר יצירת שכבות.

שנית, שמירת המים של אתר תאית
אצירת מים של אתר תאית: בייצור חומרי בניין, ובמיוחד טיט אבקה יבש, אתר תאית ממלא תפקיד חיוני, במיוחד בייצור טיט מיוחד (טיט שעבר שינוי), הוא מרכיב הכרחי וחשוב.

לתפקיד החשוב של אתר תאית מסיס במים בטיט יש בעיקר שלושה היבטים, האחד הוא יכולת אצירת מים מעולה, השני הוא ההשפעה על המרקם והתיקסוטרופיה של הטיט, והשלישי הוא האינטראקציה עם צמנט. השפעת אצירת המים של אתר תאית תלויה בספיגת המים של שכבת הבסיס, בהרכב הטיט, בעובי שכבת הטיט, בדרישת המים של הטיט ובזמן התקשות של חומר התקשות. אצירת המים של אתר תאית עצמו נובעת מהמסיסות וההתייבשות של אתר התאית עצמו. כידוע לכולנו, למרות ששרשרת המולקולות של התאית מכילה מספר רב של קבוצות OH בעלות יכולת לחות גבוהה, היא אינה מסיסה במים, מכיוון שלמבנה התאית יש רמת גבישיות גבוהה.

יכולת ההידרציה של קבוצות הידרוקסיל לבדה אינה מספיקה כדי לכסות את קשרי המימן החזקים ואת כוחות ואן דר ואלס בין המולקולות. לכן, היא רק מתנפחת אך אינה מתמוססת במים. כאשר תחליף מוחדר לשרשרת המולקולרית, לא רק שהתחליף הורס את שרשרת המימן, אלא גם קשר המימן הבין-שרשרתי נהרס עקב היתקעות התחליף בין שרשראות סמוכות. ככל שהתחליף גדול יותר, כך גדל המרחק בין המולקולות. ככל שהמרחק גדול יותר. ככל שההשפעה של הרס קשרי המימן גדולה יותר, אתר התאית הופך למסיס במים לאחר שסריג התאית מתרחב והתמיסה נכנסת, ויוצרת תמיסה בעלת צמיגות גבוהה. כאשר הטמפרטורה עולה, ההידרציה של הפולימר נחלשת, והמים בין השרשראות נדחקים החוצה. כאשר אפקט ההתייבשות מספיק, המולקולות מתחילות להתקבץ, ויוצרות ג'ל מבנה רשת תלת-ממדי ומתקפל החוצה.

גורמים המשפיעים על אצירת המים של טיט כוללים צמיגות אתר תאית, כמות התוספת, מידת הדקיקות של החלקיקים וטמפרטורת השימוש:

ככל שצמיגות אתר התאית גדולה יותר, כך ביצועי שמירת המים טובים יותר. צמיגות היא פרמטר חשוב לביצועי MC. כיום, יצרני MC שונים משתמשים בשיטות ובמכשירים שונים למדידת צמיגות ה-MC. השיטות העיקריות הן Haake Rotovisko, Hoppler, Ubbelohde ו-Brookfield. עבור אותו מוצר, תוצאות הצמיגות הנמדדות בשיטות שונות שונות מאוד, ולחלקן אף יש הבדלים כפולים. לכן, בעת השוואת צמיגות, יש לבצע אותה בין אותן שיטות בדיקה, כולל טמפרטורה, רוטור וכו'.

באופן כללי, ככל שהצמיגות גבוהה יותר, כך אפקט אגירת המים טוב יותר. עם זאת, ככל שהצמיגות גבוהה יותר ומשקל מולקולרי של MC גבוה יותר, הירידה המתאימה במסיסות שלו תשפיע לרעה על חוזק וביצועי הבנייה של המלט. ככל שהצמיגות גבוהה יותר, כך אפקט העיבוי על המלט ניכר יותר, אך הוא אינו ביחס ישר. ככל שהצמיגות גבוהה יותר, כך המלט הרטוב יהיה צמיג יותר, כלומר, במהלך הבנייה, הדבר מתבטא בהידבקות למגרדת והידבקות גבוהה למצע. אך אין זה מועיל להגביר את החוזק המבני של המלט הרטוב עצמו. במהלך הבנייה, ביצועי מניעת השקיעה אינם ברורים. להיפך, לחלק מאתרי מתיל תאית בעלי צמיגות בינונית ונמוכה אך עם שינוי בצמיגות בינונית ונמוכה יש ביצועים מצוינים בשיפור החוזק המבני של המלט הרטוב.

ככל שכמות אתר התאית שמוסיפה לטיט גדולה יותר, כך ביצועי שמירת המים טובים יותר, וככל שהצמיגות גבוהה יותר, כך ביצועי שמירת המים טובים יותר.

מבחינת גודל החלקיקים, ככל שהחלקיק דק יותר, כך אצירת המים טובה יותר. לאחר שחלקיקים גדולים של אתר תאית באים במגע עם מים, פני השטח מתמוססים מיד ויוצרים ג'ל שעוטף את החומר כדי למנוע ממולקולות מים להמשיך לחדור. לפעמים הם לא יכולים להתפזר ולהתמוסס באופן אחיד גם לאחר ערבוב ממושך, מה שיוצר תמיסה עכורה ופתית או צבירה. זה משפיע מאוד על אצירת המים של אתר תאית, והמסיסות היא אחד הגורמים לבחירת אתר תאית.

דקיקות היא גם מדד ביצועים חשוב של מתיל תאית אתר. חומר מלט (MC) המשמש לטיט אבקה יבש נדרש להיות אבקה, עם תכולת מים נמוכה, ודקיקות דורשת גם ש-20%~60% מגודל החלקיקים יהיה קטן מ-63 מיקרון. דקיקות זו משפיעה על המסיסות של מתיל תאית אתר. חומר מלט גס הוא בדרך כלל גרגירי, וקל להמיס אותו במים ללא התמוססות, אך קצב ההמסה איטי מאוד, ולכן אינו מתאים לשימוש בטיט אבקה יבש. בטיט אבקה יבש, חומר מלט מפוזר בין חומרי צמנט כגון אגרגטים, מילוי עדין ומלט, ורק אבקה דקה מספיק יכולה למנוע התמוססות של מתיל תאית אתר בעת ערבוב עם מים. כאשר מוסיפים חומר מלט למים כדי להמיס את האגרגטים, קשה מאוד לפזר ולהמיס אותו.

דקיקות גסה של MC אינה רק בזבזנית, אלא גם מפחיתה את החוזק המקומי של המלט. כאשר מלט אבקה יבש כזה מיושם על שטח גדול, מהירות הייבוש של המלט האבקה היבש המקומי תפחת משמעותית, וסדקים יופיעו עקב זמני הייבוש השונים. עבור מלט מרוסס בעל מבנה מכני, הדרישה לדקיקות גבוהה יותר עקב זמן הערבוב הקצר יותר.

גם למידת הדקיקות של MC יש השפעה מסוימת על אצירת המים שלו. באופן כללי, עבור אתרי מתיל צלולוז בעלי צמיגות זהה אך רמת דקיקות שונה, תחת אותה כמות תוספת, ככל שהכמות דקה יותר, כך אפקט אצירת המים טוב יותר.

אצירת המים של MC קשורה גם לטמפרטורה בה נעשה שימוש, וצבירת המים של מתיל צלולוז אתר פוחתת עם עליית הטמפרטורה. עם זאת, ביישומי חומרים בפועל, טיט אבקה יבש מוחל לעתים קרובות על מצעים חמים בטמפרטורות גבוהות (גבוהות מ-40 מעלות) בסביבות רבות, כגון טיח קירות חיצוניים תחת שמש בקיץ, מה שלעתים קרובות מאיץ את התקשות המלט והתקשותו של טיט אבקה יבש. הירידה בקצב אצירת המים מובילה לתחושה הברורה שגם יכולת העבודה וגם עמידות הסדקים מושפעות, וחשוב במיוחד להפחית את השפעת גורמי הטמפרטורה בתנאים אלה.

למרות שתוספי אתר מתיל הידרוקסי-אתיל תאית נחשבים כיום לקדמי הפיתוח הטכנולוגי, תלותם בטמפרטורה עדיין תוביל להחלשת ביצועי טיט אבקה יבשה. למרות שכמות המתיל הידרוקסי-אתיל תאית עולה (נוסחת קיץ), יכולת העבודה ועמידות בפני סדקים עדיין לא יכולים לעמוד בדרישות השימוש. באמצעות טיפול מיוחד ב-MC, כגון הגברת דרגת האתריפיקציה וכו', ניתן לשמור על אפקט שמירת המים בטמפרטורה גבוהה יותר, כך שהוא יכול לספק ביצועים טובים יותר בתנאים קשים.

3. עיבוי ותיקסוטרופיה של אתר תאית
עיבוי ותיקסוטרופיה של אתר תאית: הפונקציה השנייה של אתר תאית - אפקט העיבוי תלויה ב: מידת הפולימריזציה של אתר התאית, ריכוז התמיסה, קצב הגזירה, הטמפרטורה ותנאים אחרים. תכונת הג'לציה של התמיסה ייחודית לאלקיל תאית ונגזרותיה שעברו שינוי. תכונות הג'לציה קשורות למידת ההחלפה, ריכוז התמיסה ותוספים. עבור נגזרות שעברו שינוי הידרוקסי-אלקיל, תכונות הג'ל קשורות גם למידת השינוי של הידרוקסי-אלקיל. עבור MC ו-HPMC בעלי צמיגות נמוכה, ניתן להכין תמיסה של 10%-15%, עבור MC ו-HPMC בעלי צמיגות בינונית ניתן להכין תמיסה של 5%-10%, בעוד ש-MC ו-HPMC בעלי צמיגות גבוהה יכולים להכין תמיסה של 2%-3% בלבד, ובדרך כלל סיווג הצמיגות של אתר תאית מדורג גם לפי תמיסה של 1%-2%.

לאתר תאית בעל משקל מולקולרי גבוה יש יעילות עיבוי גבוהה. בתמיסה עם ריכוז זהה, לפולימרים בעלי משקלים מולקולריים שונים יש צמיגות שונה. דרגה גבוהה. ניתן להשיג את צמיגות היעד רק על ידי הוספת כמות גדולה של אתר תאית בעל משקל מולקולרי נמוך. צמיגותו תלויה מעט בקצב הגזירה, והצמיגות הגבוהה מגיעה לצמיגות היעד, וכמות התוספת הנדרשת קטנה, והצמיגות תלויה ביעילות העיבוי. לכן, כדי להשיג עקביות מסוימת, יש להבטיח כמות מסוימת של אתר תאית (ריכוז התמיסה) וצמיגות התמיסה. טמפרטורת הג'ל של התמיסה יורדת גם היא באופן ליניארי עם עליית ריכוז התמיסה, ויוצרת ג'ל בטמפרטורת החדר לאחר הגעה לריכוז מסוים. ריכוז הג'ל של HPMC גבוה יחסית בטמפרטורת החדר.

ניתן להתאים את העקביות גם על ידי בחירת גודל החלקיקים ובחירת אתרי תאית עם דרגות שונות של שינוי. השינוי כביכול נועד להכניס דרגה מסוימת של החלפה של קבוצות הידרוקסי-אלקיל על מבנה השלד של MC. על ידי שינוי ערכי ההחלפה היחסיים של שני המתמירים, כלומר, ערכי ההחלפה היחסיים של DS ו-ms של קבוצות המתוקסי וההידרוקסיל-אלקיל שאנו מכנים לעתים קרובות. ניתן להשיג דרישות ביצועים שונות של אתר תאית על ידי שינוי ערכי ההחלפה היחסיים של שני המתמירים.

הקשר בין עקביות לשינוי: הוספת אתר תאית משפיעה על צריכת המים של מלט, שינוי יחס המים-קושר של מים ומלט הוא אפקט העיבוי, ככל שהמינון גבוה יותר, כך צריכת המים גדולה יותר.

אתרי תאית המשמשים בחומרי בניין אבקתיים חייבים להתמוסס במהירות במים קרים ולספק מרקם מתאים למערכת. אם ניתנת להם קצב גזירה מסוים, הם עדיין הופכים לגוש קולואידי ופלוקולנטי, שהוא מוצר באיכות ירודה או באיכות נמוכה.
קיים גם קשר ליניארי טוב בין עקביות משחת הצמנט לבין מינון אתר התאית. אתר תאית יכול להגביר מאוד את צמיגות המלט. ככל שהמינון גדול יותר, כך ההשפעה ברורה יותר. לתמיסה מימית של אתר תאית בעל צמיגות גבוהה יש תיקוןטרופיה גבוהה, שהיא גם מאפיין עיקרי של אתר תאית. לתמיסות מימיות של פולימרים מסוג MC יש בדרך כלל נזילות פסאודופלסטית ולא תיקוןטרופית מתחת לטמפרטורת הג'ל שלהם, אך תכונות זרימה ניוטוניות בקצבי גזירה נמוכים. הפסאודופלסטיות עולה עם המשקל המולקולרי או הריכוז של אתר התאית, ללא קשר לסוג התחליף ולמידת ההחלפה. לכן, אתרי תאית בעלי דרגת צמיגות זהה, ללא קשר ל-MC, HPMC או HEMC, תמיד יציגו את אותן תכונות ריאולוגיות כל עוד הריכוז והטמפרטורה נשמרים קבועים.

ג'לים מבניים נוצרים כאשר הטמפרטורה עולה, ומתרחשות זרימות טיקסוטרופיות מאוד. אתרי תאית בריכוז גבוה ובצמיגות נמוכה מראים טיקסוטרופיה אפילו מתחת לטמפרטורת הג'ל. תכונה זו מועילה מאוד להתאמת יישור ושקיעה בבניית טיט בניין. יש להסביר כאן שככל שצמיגות אתר התאית גבוהה יותר, כך אצירת המים טובה יותר, אך ככל שהצמיגות גבוהה יותר, כך המשקל המולקולרי היחסי של אתר התאית גבוה יותר, והירידה המתאימה במסיסותו, אשר משפיעה לרעה על ריכוז הטיט וביצועי הבנייה. ככל שהצמיגות גבוהה יותר, כך אפקט העיבוי על הטיט ניכר יותר, אך הוא אינו פרופורציונלי לחלוטין. צמיגות בינונית ונמוכה מסוימת, אך לאתר התאית המעובד יש ביצועים טובים יותר בשיפור החוזק המבני של טיט רטוב. עם עליית הצמיגות, אצירת המים של אתר התאית משתפרת. 4. עיכוב של אתר תאית

עיכוב של אתר תאית: התפקיד השלישי של אתר תאית הוא עיכוב תהליך ההידרציה של צמנט. אתר תאית מעניק לטיט מגוון תכונות מועילות, וגם מפחית את חום ההידרציה המוקדם של צמנט ומעכב את תהליך ההידרציה הדינמי של צמנט. זה לא נוח לשימוש בטיט באזורים קרים. אפקט עיכוב זה נגרם על ידי ספיחה של מולקולות אתר תאית על תוצרי הידרציה כגון CSH ו-Ca(OH)2. עקב העלייה בצמיגות של תמיסת הנקבוביות, אתר התאית מפחית את ניידות היונים בתמיסה, ובכך מעכב את תהליך ההידרציה.