하이드록실기는셀룰로오스 에테르셀룰로오스 에테르 분자와 에테르 결합의 산소 원자는 물 분자와 수소 결합을 형성하여 자유수를 결합수로 전환시키므로 수분 보유에 탁월한 역할을 합니다. 물 분자와 셀룰로오스 에테르 분자 사슬 간의 상호 확산으로 인해 물 분자가 셀룰로오스 에테르 거대 분자 사슬 내부로 들어가 강한 구속을 받게 되면서 자유수와 결합수가 형성되어 시멘트 슬러리의 수분 보유력을 향상시킵니다. 또한, 셀룰로오스 에테르는 신선한 시멘트 슬러리의 유동학적 특성, 다공성 네트워크 구조 및 삼투압을 개선하거나, 셀룰로오스 에테르의 필름 형성 특성으로 인해 물의 확산을 억제합니다.
셀룰로오스 에테르 자체의 수분 보유력은 셀룰로오스 에테르의 용해도와 탈수 작용에서 비롯됩니다. 하이드록실기만으로는 분자 간 강한 수소 결합과 반데르발스 힘을 상쇄할 만큼 충분한 수화 능력을 갖지 못하기 때문에, 셀룰로오스 에테르는 물에 녹지 않고 팽윤만 합니다. 분자 사슬에 치환기가 도입되면, 치환기는 수소 결합을 파괴할 뿐만 아니라, 인접한 사슬 사이에 치환기가 끼어들면서 사슬 간 수소 결합도 파괴합니다. 치환기의 크기가 클수록 분자 간 거리가 멀어지고, 수소 결합 파괴 효과가 커집니다. 셀룰로오스 격자가 팽윤된 후 용액이 침투하여 셀룰로오스 에테르가 수용성이 되어 고점도 용액을 형성하고, 이 용액이 수분 보유력에 기여하게 됩니다.
수분 보유 성능에 영향을 미치는 요인:
점도: 셀룰로오스 에테르의 점도가 높을수록 수분 보유 성능이 우수하지만, 점도가 높을수록 셀룰로오스 에테르의 상대 분자량이 커지고 그에 따라 용해도가 감소하여 모르타르의 농도 및 시공 성능에 부정적인 영향을 미칩니다. 일반적으로 동일한 제품이라도 측정 방법에 따라 점도 결과가 크게 달라지므로 점도를 비교할 때는 동일한 측정 방법(온도, 로터 등 포함)을 사용해야 합니다.
첨가량: 모르타르에 첨가하는 셀룰로오스 에테르의 양이 많을수록 수분 보유 성능이 향상됩니다. 일반적으로 소량의 셀룰로오스 에테르만으로도 모르타르의 수분 보유율을 크게 향상시킬 수 있습니다. 첨가량이 일정 수준에 도달하면 수분 보유율 증가 추세가 둔화됩니다.
입자 크기: 입자가 미세할수록 수분 보유력이 우수합니다. 셀룰로오스 에테르의 큰 입자는 물과 접촉하면 표면이 즉시 용해되어 겔을 형성하고, 이 겔이 물질을 감싸 물 분자의 침투를 막습니다. 때로는 장시간 교반해도 균일한 분산 및 용해가 이루어지지 않아 탁한 응집 용액이 형성되거나 덩어리가 생길 수 있으며, 이는 셀룰로오스 에테르의 수분 보유력에 큰 영향을 미칩니다. 용해도는 셀룰로오스 에테르를 선택하는 중요한 요소 중 하나입니다. 입자 크기 또한 메틸셀룰로오스 에테르의 중요한 성능 지표입니다. 입자 크기는 메틸셀룰로오스 에테르의 용해도에 영향을 미칩니다. 입자가 굵은 메틸셀룰로오스 에테르는 일반적으로 과립형이며 응집 없이 물에 쉽게 용해되지만, 용해 속도가 매우 느려 건식 모르타르에 사용하기에는 적합하지 않습니다.
온도: 주변 온도가 상승함에 따라 셀룰로오스 에테르의 수분 보유력은 일반적으로 감소하지만, 일부 변성 셀룰로오스 에테르는 고온 조건에서도 우수한 수분 보유력을 나타냅니다. 온도가 상승하면 고분자의 수화 작용이 약해지고 사슬 사이의 물이 배출됩니다. 탈수가 충분히 진행되면 분자들이 응집되어 3차원 네트워크 구조의 겔을 형성하기 시작합니다.
분자 구조: 치환기가 낮은 셀룰로오스 에테르일수록 수분 보유력이 더 좋습니다.
점도 증가 및 요변성
농화:
접착력 및 처짐 방지 성능에 미치는 영향: 셀룰로스 에테르는 습식 모르타르에 우수한 점도를 부여하여 모르타르와 하지층 사이의 접착력을 크게 향상시키고 모르타르의 처짐 방지 성능을 개선합니다. 이는 미장 모르타르, 타일 접착 모르타르 및 외벽 단열 시스템에 널리 사용됩니다.
재료 균질성에 미치는 영향: 셀룰로오스 에테르의 증점 효과는 새로 혼합된 재료의 분산 방지 능력과 균질성을 향상시켜 재료의 층분리, 분리 및 수분 침투를 방지할 수 있으며, 섬유 강화 콘크리트, 수중 콘크리트 및 자기충전 콘크리트에 사용할 수 있습니다.
증점 효과의 원인 및 영향: 셀룰로오스 에테르가 시멘트계 재료에 미치는 증점 효과는 셀룰로오스 에테르 용액의 점도에서 비롯됩니다. 동일한 조건에서 셀룰로오스 에테르의 점도가 높을수록 변성 시멘트계 재료의 점도가 좋아지지만, 점도가 너무 높으면 재료의 유동성과 작업성(예: 미장용 칼에 달라붙음)에 영향을 미칩니다. 높은 유동성이 요구되는 셀프 레벨링 모르타르와 셀프 컴팩팅 콘크리트에는 셀룰로오스 에테르의 점도가 매우 낮아야 합니다. 또한, 셀룰로오스 에테르의 증점 효과는 시멘트계 재료의 물 요구량을 증가시키고 모르타르 생산량을 늘리는 효과도 있습니다.
점성변형:
고점도 셀룰로오스 에테르 수용액은 높은 요변성을 나타내는데, 이는 셀룰로오스 에테르의 주요 특성 중 하나입니다. 메틸셀룰로오스 수용액은 일반적으로 겔화 온도 이하에서는 의사소성 및 비요변성 유동성을 보이지만, 낮은 전단 속도에서는 뉴턴 유체와 같은 유동 특성을 나타냅니다. 의사소성은 셀룰로오스 에테르의 분자량 또는 농도가 증가함에 따라 증가하며, 치환기의 종류 및 치환 정도와는 무관합니다. 따라서 동일한 점도 등급의 셀룰로오스 에테르(MC, HPMC, HEMC 등)는 농도와 온도가 일정하게 유지되는 한 항상 동일한 유변학적 특성을 나타냅니다. 온도가 상승하면 구조적 겔이 형성되고 높은 요변성 유동이 발생합니다. 고농도 저점도 셀룰로오스 에테르는 겔화 온도 이하에서도 요변성을 나타냅니다. 이러한 특성은 건축 시 건축 모르타르의 평탄화 및 처짐을 조절하는 데 매우 유용합니다.
공기 혼입
원리 및 작업 성능에 미치는 영향: 셀룰로오스 에테르는 굳지 않은 시멘트계 재료에 상당한 공기 연행 효과를 나타냅니다. 셀룰로오스 에테르는 친수성 그룹(하이드록실기, 에테르기)과 소수성 그룹(메틸기, 포도당 고리)을 모두 가지고 있어 계면활성제로서 표면 활성을 가지므로 공기 연행 효과를 나타냅니다. 이러한 공기 연행 효과는 볼록한 형태를 만들어 굳지 않은 재료의 작업 성능을 향상시킵니다. 예를 들어, 모르타르의 가소성과 평활도를 높여 작업 중 모르타르의 도포성을 개선하고, 모르타르 생산량을 증가시키며 생산 비용을 절감하는 데 도움이 됩니다.
기계적 특성에 미치는 영향: 공기 혼입 효과는 경화된 재료의 다공성을 증가시키고 강도 및 탄성 계수와 같은 기계적 특성을 저하시킵니다.
유동성에 미치는 영향: 셀룰로오스 에테르는 계면활성제로서 시멘트 입자에 대한 습윤 또는 윤활 효과를 가지며, 공기 연행 효과와 함께 시멘트계 재료의 유동성을 증가시키지만, 점증 효과로 인해 유동성을 감소시키기도 합니다. 셀룰로오스 에테르가 시멘트계 재료의 유동성에 미치는 영향은 가소화 효과와 점증 효과가 복합적으로 나타나는 것입니다. 일반적으로 셀룰로오스 에테르의 첨가량이 매우 적을 때는 주로 가소화 효과 또는 감수 효과로 나타나고, 첨가량이 많을 때는 셀룰로오스 에테르의 점증 효과가 급격히 증가하고 공기 연행 효과는 포화되는 경향이 있어 점증 효과 또는 물 요구량 증가 효과로 나타납니다.
게시 시간: 2024년 12월 23일