Gatavā javā celulozes ētera pievienošanas daudzums ir ļoti mazs, taču tas var ievērojami uzlabot mitrās javas veiktspēju, un tā ir galvenā piedeva, kas ietekmē javas konstrukcijas veiktspēju. Saprātīga dažādu šķirņu, dažādas viskozitātes, dažāda daļiņu izmēra, dažādas viskozitātes pakāpes un pievienotā daudzuma celulozes ēteru izvēle pozitīvi ietekmēs sausās pulverveida javas veiktspējas uzlabošanos. Pašlaik daudzām mūrēšanas un apmešanas javām ir slikta ūdens saglabāšanas veiktspēja, un ūdens suspensija atdalās pēc dažām minūtēm. Ūdens saglabāšana ir svarīga metilcelulozes ētera veiktspēja, un tā ir arī veiktspēja, kurai pievērš uzmanību daudzi vietējie sausās javas ražotāji, īpaši dienvidu reģionos ar augstu temperatūru. Faktori, kas ietekmē sausās javas ūdens saglabāšanas efektu, ir pievienotā MC daudzums, MC viskozitāte, daļiņu smalkums un lietošanas vides temperatūra.
1. Koncepcija
Celulozes ēteris ir sintētisks polimērs, kas iegūts no dabiskās celulozes, izmantojot ķīmisku modifikāciju. Celulozes ēteris ir dabiskās celulozes atvasinājums. Celulozes ētera ražošana atšķiras no sintētiskajiem polimēriem. Tā pamatmateriāls ir celuloze, dabīgs polimēru savienojums. Dabiskās celulozes struktūras īpatnību dēļ pašai celulozei nav spējas reaģēt ar ēterifikācijas līdzekļiem. Tomēr pēc apstrādes ar uzbriedinātāju spēcīgās ūdeņraža saites starp molekulārajām ķēdēm un ķēdēm tiek iznīcinātas, un aktīvā hidroksilgrupas atbrīvošanās kļūst par reaģējošu sārmu celulozi. Iegūstiet celulozes ēteri.
Celulozes ēteru īpašības ir atkarīgas no aizvietotāju veida, skaita un sadalījuma. Celulozes ēteru klasifikācija balstās arī uz aizvietotāju veidu, ēterifikācijas pakāpi, šķīdību un saistītajām pielietojuma īpašībām. Atkarībā no aizvietotāju veida molekulārajā ķēdē tos var iedalīt monoētera un jauktā ēterī. Parasti izmantotais MC ir monoēteris, bet HPMC ir jauktais ēteris. Metilcelulozes ēteris MC ir produkts, kas rodas pēc tam, kad dabiskās celulozes glikozes vienības hidroksilgrupa ir aizvietota ar metoksigrupu. Tas ir produkts, ko iegūst, aizvietojot daļu no vienības hidroksilgrupas ar metoksigrupu un otru daļu ar hidroksipropilgrupu. Struktūrformula ir [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x Hidroksietilmetilcelulozes ēteris HEMC, šīs ir galvenās šķirnes, ko plaši izmanto un pārdod tirgū.
Šķīdības ziņā to var iedalīt jonu un nejonu ēteros. Ūdenī šķīstošie nejonu celulozes ēteri galvenokārt sastāv no divām alkilēteru un hidroksialkilēteru sērijām. Jonu CMC galvenokārt izmanto sintētiskajos mazgāšanas līdzekļos, tekstilizstrādājumu apdrukā un krāsošanā, pārtikas un naftas izpētē. Nejonu MC, HPMC, HEMC u.c. galvenokārt izmanto būvmateriālos, lateksa pārklājumos, medicīnā, ikdienas ķimikālijās u.c. Izmanto kā biezinātāju, ūdens aizturēšanas līdzekli, stabilizatoru, disperģētāju un plēvi veidojošu līdzekli.
Otrkārt, celulozes ētera ūdens aizture
Celulozes ētera ūdens aizture: Būvmateriālu, īpaši sausā pulverjavas, ražošanā celulozes ēterim ir neaizstājama loma, īpaši speciālas javas (modificētas javas) ražošanā, tas ir neaizstājama un svarīga sastāvdaļa.
Ūdenī šķīstošā celulozes ētera svarīgā loma javā galvenokārt izpaužas trīs aspektos: viena ir lieliska ūdens saglabāšanas spēja, otra ir ietekme uz javas konsistenci un tiksotropiju, un trešā ir mijiedarbība ar cementu. Celulozes ētera ūdens saglabāšanas efekts ir atkarīgs no pamatslāņa ūdens absorbcijas spējas, javas sastāva, javas slāņa biezuma, javas ūdens nepieciešamības un cietējošā materiāla sacietēšanas laika. Paša celulozes ētera ūdens saglabāšana rodas no paša celulozes ētera šķīdības un dehidratācijas. Kā zināms, lai gan celulozes molekulārā ķēde satur lielu skaitu ļoti hidratējamu OH grupu, tā nešķīst ūdenī, jo celulozes struktūrai ir augsta kristāliskuma pakāpe.
Hidroksīlgrupu hidratācijas spēja vien nav pietiekama, lai nosegtu spēcīgās ūdeņraža saites un van der Valsa spēkus starp molekulām. Tāpēc tā tikai uzbriest, bet nešķīst ūdenī. Kad molekulārajā ķēdē tiek ievadīts aizvietotājs, ne tikai aizvietotājs iznīcina ūdeņraža ķēdi, bet arī starpķēžu ūdeņraža saite tiek iznīcināta, jo aizvietotājs ieķīlējas starp blakus esošajām ķēdēm. Jo lielāks aizvietotājs, jo lielāks attālums starp molekulām. Jo lielāks attālums. Jo lielāka ūdeņraža saišu iznīcināšanas ietekme, celulozes ēteris pēc celulozes režģa izplešanās un šķīduma iekļūšanas kļūst ūdenī šķīstošs, veidojot augstas viskozitātes šķīdumu. Kad temperatūra paaugstinās, polimēra hidratācija vājinās, un ūdens starp ķēdēm tiek izspiests. Kad dehidratācijas efekts ir pietiekams, molekulas sāk agregēties, veidojot trīsdimensiju tīklveida struktūru želejā un izlocoties.
Javas ūdens noturību ietekmējošie faktori ir celulozes ētera viskozitāte, pievienošanas daudzums, daļiņu smalkums un lietošanas temperatūra:
Jo lielāka ir celulozes ētera viskozitāte, jo labāka ir ūdens saglabāšanas veiktspēja. Viskozitāte ir svarīgs MC veiktspējas parametrs. Pašlaik dažādi MC ražotāji MC viskozitātes mērīšanai izmanto dažādas metodes un instrumentus. Galvenās metodes ir Haake Rotovisko, Hoppler, Ubbelohde un Brookfield. Vienam un tam pašam produktam ar dažādām metodēm izmērītie viskozitātes rezultāti ir ļoti atšķirīgi, un dažām pat ir divkāršas atšķirības. Tāpēc, salīdzinot viskozitāti, tas jāveic starp tām pašām testa metodēm, tostarp temperatūras, rotora utt.
Vispārīgi runājot, jo augstāka viskozitāte, jo labāka ūdens saglabāšanas iedarbība. Tomēr, jo augstāka ir viskozitāte un lielāka ir MC molekulmasa, jo atbilstoša tās šķīdības samazināšanās negatīvi ietekmēs javas izturību un konstrukcijas veiktspēju. Jo augstāka ir viskozitāte, jo izteiktāka ir javas sabiezēšanas ietekme, taču tā nav tieši proporcionāla. Jo augstāka ir viskozitāte, jo viskozāka būs mitra java, tas ir, būvniecības laikā tas izpaužas kā pielipšana pie lāpstiņas un augsta saķere ar pamatni. Taču tas nepalīdz palielināt pašas mitrās javas strukturālo izturību. Būvniecības laikā izturība pret nosēšanos nav acīmredzama. Turpretī dažiem vidējas un zemas viskozitātes, bet modificētiem metilcelulozes ēteriem ir lieliska veiktspēja mitras javas strukturālās izturības uzlabošanā.
Jo lielāks celulozes ētera daudzums tiek pievienots javai, jo labāka ir ūdens saglabāšanas veiktspēja, un jo augstāka ir viskozitāte, jo labāka ir ūdens saglabāšanas veiktspēja.
Runājot par daļiņu izmēru, jo smalkāka ir daļiņa, jo labāka ir ūdens saglabāšana. Pēc tam, kad lielās celulozes ētera daļiņas nonāk saskarē ar ūdeni, virsma nekavējoties izšķīst un veido želeju, kas aptin materiālu, novēršot ūdens molekulu turpmāku infiltrāciju. Dažreiz to nevar vienmērīgi izkliedēt un izšķīdināt pat pēc ilgstošas maisīšanas, veidojot duļķainu flokulantu šķīdumu vai aglomerāciju. Tas ievērojami ietekmē celulozes ētera ūdens saglabāšanu, un šķīdība ir viens no faktoriem celulozes ētera izvēlē.
Smalkums ir arī svarīgs metilcelulozes ētera veiktspējas rādītājs. Sausās pulverjavas MC ir jābūt pulverim ar zemu ūdens saturu, un smalkumam ir nepieciešams arī tas, lai 20–60 % daļiņu izmēra būtu mazāks par 63 µm. Smalkums ietekmē metilcelulozes ētera šķīdību. Rupja MC parasti ir granulēta un viegli šķīst ūdenī bez aglomerācijas, taču šķīšanas ātrums ir ļoti lēns, tāpēc tā nav piemērota lietošanai sausās pulverjavas gatavošanā. Sausās pulverjavas MC ir izkliedēts starp cementējošiem materiāliem, piemēram, pildvielām, smalku pildvielu un cementu, un tikai pietiekami smalks pulveris var novērst metilcelulozes ētera aglomerāciju, sajaucot to ar ūdeni. Kad MC pievieno ūdenim, lai izšķīdinātu aglomerātus, to ir ļoti grūti izkliedēt un izšķīdināt.
Rupja javas rupjība ir ne tikai nelietderīga, bet arī samazina javas lokālo stiprību. Uzklājot šādu sauso pulverjavu lielā platībā, lokālās sausās pulverjavas sacietēšanas ātrums ievērojami samazināsies, un atšķirīgā sacietēšanas laika dēļ parādīsies plaisas. Mehāniski uzsmidzinātai javai smalkuma prasības ir augstākas īsākā maisīšanas laika dēļ.
Arī MC smalkumam ir zināma ietekme uz ūdens saglabāšanu. Kopumā metilcelulozes ēteriem ar vienādu viskozitāti, bet atšķirīgu smalkumu, pievienojot vienādu daudzumu, jo smalkāks, jo smalkāks, jo labāka ūdens saglabāšanas iedarbība.
MC ūdens aizture ir saistīta arī ar izmantoto temperatūru, un metilcelulozes ētera ūdens aizture samazinās, palielinoties temperatūrai. Tomēr faktiskajā materiālu pielietojumā sausā pulverjava bieži tiek uzklāta uz karstām virsmām augstā temperatūrā (virs 40 grādiem) daudzās vidēs, piemēram, ārsienu špakteles apmešanai zem saules vasarā, kas bieži paātrina cementa sacietēšanu un sausā pulverjavas sacietēšanu. Ūdens aiztures ātruma samazināšanās rada acīmredzamu sajūtu, ka tiek ietekmēta gan apstrādājamība, gan izturība pret plaisāšanu, un šādos apstākļos ir īpaši svarīgi samazināt temperatūras faktoru ietekmi.
Lai gan metilhidroksietilcelulozes ētera piedevas pašlaik tiek uzskatītas par tehnoloģiskās attīstības avangardā esošajām piedevām, to atkarība no temperatūras joprojām novedīs pie sausā pulverveida javas veiktspējas pavājināšanās. Lai gan metilhidroksietilcelulozes daudzums ir palielināts (vasaras formula), apstrādājamība un plaisāšanas izturība joprojām neatbilst lietošanas vajadzībām. Ar īpašu MC apstrādi, piemēram, ēterifikācijas pakāpes palielināšanu utt., ūdens saglabāšanas efektu var saglabāt augstākā temperatūrā, lai nodrošinātu labāku veiktspēju skarbos apstākļos.
3. Celulozes ētera sabiezināšana un tiksotropija
Celulozes ētera sabiezināšana un tiksotropija: Celulozes ētera otrā funkcija — sabiezināšanas efekts — ir atkarīga no: celulozes ētera polimerizācijas pakāpes, šķīduma koncentrācijas, bīdes ātruma, temperatūras un citiem apstākļiem. Šķīduma želejveida īpašība ir unikāla alkilcelulozei un tās modificētajiem atvasinājumiem. Želēšanas īpašības ir saistītas ar aizvietošanas pakāpi, šķīduma koncentrāciju un piedevām. Hidroksialkilmodificētiem atvasinājumiem želejveida īpašības ir saistītas arī ar hidroksialkila modifikācijas pakāpi. Zemas viskozitātes MC un HPMC var pagatavot 10–15% šķīdumu, vidējas viskozitātes MC un HPMC var pagatavot 5–10% šķīdumā, savukārt augstas viskozitātes MC un HPMC var pagatavot tikai 2–3% šķīdumu, un parasti celulozes ētera viskozitātes klasifikācija tiek gradēta arī pa 1–2% šķīdumam.
Augstas molekulmasas celulozes ēterim ir augsta sabiezināšanas efektivitāte. Vienā un tajā pašā koncentrācijas šķīdumā dažādu molekulmasu polimēriem ir atšķirīga viskozitāte. Augsta pakāpe. Mērķa viskozitāti var sasniegt, tikai pievienojot lielu daudzumu zemas molekulmasas celulozes ētera. Tā viskozitāte maz atkarīga no bīdes ātruma, un augsta viskozitāte sasniedz mērķa viskozitāti, un nepieciešamais pievienošanas daudzums ir neliels, un viskozitāte ir atkarīga no sabiezināšanas efektivitātes. Tāpēc, lai sasniegtu noteiktu konsistenci, ir jānodrošina noteikts celulozes ētera daudzums (šķīduma koncentrācija) un šķīduma viskozitāte. Šķīduma želejas temperatūra arī lineāri samazinās, palielinoties šķīduma koncentrācijai, un pēc noteiktas koncentrācijas sasniegšanas istabas temperatūrā tas veido želeju. HPMC želejas koncentrācija istabas temperatūrā ir relatīvi augsta.
Konsistenci var regulēt arī, izvēloties daļiņu izmēru un izvēloties celulozes ēterus ar dažādu modifikācijas pakāpi. Tā sauktā modifikācija ir noteiktas hidroksialkilgrupu aizvietošanas pakāpes ieviešana MC skeleta struktūrā, mainot abu aizvietotāju relatīvās aizvietošanas vērtības, tas ir, metoksi- un hidroksialkilgrupu DS un ms relatīvās aizvietošanas vērtības, ko mēs bieži teicām. Dažādas celulozes ētera veiktspējas prasības var iegūt, mainot abu aizvietotāju relatīvās aizvietošanas vērtības.
Saistība starp konsistenci un modifikāciju: celulozes ētera pievienošana ietekmē javas ūdens patēriņu, mainot ūdens un cementa ūdens un saistvielas attiecību, rodas sabiezēšanas efekts, jo lielāka deva, jo lielāks ūdens patēriņš.
Pulverveida būvmateriālos izmantotajiem celulozes ēteriem ir ātri jāizšķīst aukstā ūdenī un jānodrošina sistēmai piemērota konsistence. Pie noteikta bīdes ātruma tie joprojām kļūst par flokulantu un koloīdu bloku, kas ir zemas kvalitātes vai neatbilstošas kvalitātes produkts.
Pastāv arī laba lineāra sakarība starp cementa pastas konsistenci un celulozes ētera devu. Celulozes ēteris var ievērojami palielināt javas viskozitāti. Jo lielāka deva, jo acīmredzamāka ir ietekme. Augstas viskozitātes celulozes ētera ūdens šķīdumam ir augsta tiksotropija, kas arī ir viena no celulozes ētera galvenajām īpašībām. MC polimēru ūdens šķīdumiem parasti ir pseidoplastiska un netiksotropiska plūstamība zem to gēla temperatūras, bet Ņūtona plūsmas īpašības pie zemiem bīdes ātrumiem. Pseidoplastiskums palielinās līdz ar celulozes ētera molekulmasu vai koncentrāciju neatkarīgi no aizvietotāja veida un aizvietošanas pakāpes. Tāpēc vienas viskozitātes pakāpes celulozes ēteri, neatkarīgi no MC, HPMC, HEMC, vienmēr uzrādīs vienādas reoloģiskās īpašības, ja vien koncentrācija un temperatūra tiek uzturēta nemainīga.
Paaugstinot temperatūru, veidojas strukturāli želejas, un rodas ļoti tiksotropiskas plūsmas. Augstas koncentrācijas un zemas viskozitātes celulozes ēteri uzrāda tiksotropiju pat zem želejas temperatūras. Šī īpašība ir ļoti noderīga, lai pielāgotu izlīdzināšanu un iegrimšanu būvjavas konstrukcijā. Šeit jāpaskaidro, ka, jo augstāka ir celulozes ētera viskozitāte, jo labāka ir ūdens aizture, bet, jo augstāka ir viskozitāte, jo lielāka ir celulozes ētera relatīvā molekulmasa un attiecīgi samazinās tā šķīdība, kas negatīvi ietekmē javas koncentrāciju un konstrukcijas veiktspēju. Jo augstāka ir viskozitāte, jo izteiktāka ir javas sabiezēšanas ietekme, taču tā nav pilnīgi proporcionāla. Neliela vidēja un zema viskozitāte, bet modificētajam celulozes ēterim ir labāka veiktspēja mitras javas strukturālās izturības uzlabošanā. Palielinoties viskozitātei, uzlabojas celulozes ētera ūdens aizture. 4. Celulozes ētera aizkavēšanās
Celulozes ētera aizkavēšana: Trešā celulozes ētera funkcija ir aizkavēt cementa hidratācijas procesu. Celulozes ēteris piešķir javai dažādas labvēlīgas īpašības, kā arī samazina cementa agrīno hidratācijas siltumu un aizkavē cementa hidratācijas dinamisko procesu. Tas ir nelabvēlīgi javas izmantošanai aukstā reģionā. Šo aizkavēšanas efektu izraisa celulozes ētera molekulu adsorbcija uz hidratācijas produktiem, piemēram, CSH un Ca(OH)2. Poru šķīduma viskozitātes palielināšanās dēļ celulozes ēteris samazina jonu kustīgumu šķīdumā, tādējādi aizkavējot hidratācijas procesu.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 4. februāris