Cellulose-ether
Cellulose-ether is een algemene term voor een reeks producten die ontstaan door de reactie van alkalicellulose met een etherificatiemiddel onder bepaalde omstandigheden. Alkalicellulose wordt vervangen door verschillende etherificatiemiddelen om verschillende cellulose-ethers te verkrijgen. Afhankelijk van de ionisatie-eigenschappen van de substituenten kunnen cellulose-ethers worden onderverdeeld in twee categorieën: ionisch (zoals carboxymethylcellulose) en niet-ionisch (zoals methylcellulose). Afhankelijk van het type substituent kan cellulose-ether worden onderverdeeld in mono-ether (zoals methylcellulose) en gemengde ether (zoals hydroxypropylmethylcellulose). Afhankelijk van de oplosbaarheid kan het worden onderverdeeld in wateroplosbaar (zoals hydroxyethylcellulose) en in organische oplosmiddelen oplosbaar (zoals ethylcellulose), enzovoort. Droogmortel bestaat voornamelijk uit wateroplosbare cellulose, en wateroplosbare cellulose wordt onderverdeeld in een snel oplossende en een oppervlaktebehandelde, vertraagd oplossende variant.
Het werkingsmechanisme van cellulose-ether in mortel is als volgt:
(1) Nadat de cellulose-ether in de mortel in water is opgelost, wordt de effectieve en uniforme verdeling van het cementmateriaal in het systeem gewaarborgd door de oppervlakteactiviteit. De cellulose-ether fungeert als een beschermend colloïde en omhult de vaste deeltjes, waardoor een smerende filmlaag op het buitenoppervlak wordt gevormd. Dit maakt het mortelsysteem stabieler en verbetert tevens de vloeibaarheid van de mortel tijdens het mengproces en de gladheid van de constructie.
(2) Door zijn eigen moleculaire structuur zorgt de cellulose-etheroplossing ervoor dat het water in de mortel niet gemakkelijk verloren gaat en geleidelijk over een lange periode wordt afgegeven, waardoor de mortel een goed waterretentievermogen en goede verwerkbaarheid krijgt.
1. Methylcellulose (MC)
Nadat het geraffineerde katoen met alkali is behandeld, wordt cellulose-ether geproduceerd door een reeks reacties met methaanchloride als veretheringsmiddel. Over het algemeen ligt de substitutiegraad tussen 1,6 en 2,0, en de oplosbaarheid verschilt ook afhankelijk van de substitutiegraad. Het behoort tot de niet-ionische cellulose-ethers.
(1) Methylcellulose is oplosbaar in koud water en lost moeilijk op in heet water. De waterige oplossing is zeer stabiel in het pH-bereik van 3 tot 12. Het is goed verenigbaar met zetmeel, guargom, enz. en veel oppervlakteactieve stoffen. Gelering treedt op wanneer de temperatuur de geleertemperatuur bereikt.
(2) Het waterretentievermogen van methylcellulose hangt af van de toegevoegde hoeveelheid, de viscositeit, de fijnheid van de deeltjes en de oplossnelheid. Over het algemeen geldt dat een grote toegevoegde hoeveelheid, een kleine fijnheid en een hoge viscositeit leiden tot een hoog waterretentievermogen. De toegevoegde hoeveelheid heeft de grootste invloed op het waterretentievermogen, terwijl de viscositeit niet rechtstreeks evenredig is met het waterretentievermogen. De oplossnelheid hangt voornamelijk af van de mate van oppervlaktemodificatie van de cellulosedeeltjes en de fijnheid van de deeltjes. Van de bovengenoemde cellulose-ethers hebben methylcellulose en hydroxypropylmethylcellulose een hoger waterretentievermogen.
(3) Temperatuurschommelingen hebben een grote invloed op het waterretentievermogen van methylcellulose. Over het algemeen geldt: hoe hoger de temperatuur, hoe slechter het waterretentievermogen. Als de temperatuur van de mortel boven de 40 °C komt, zal het waterretentievermogen van methylcellulose aanzienlijk afnemen, wat de verwerking van de mortel ernstig beïnvloedt.
(4) Methylcellulose heeft een significant effect op de constructie en hechting van mortel. Met "hechting" wordt hier de hechtkracht bedoeld die wordt ondervonden tussen het gereedschap van de gebruiker en de muurondergrond, oftewel de schuifweerstand van de mortel. Een hoge hechting, een grote schuifweerstand van de mortel en een grote krachtsinspanning tijdens het gebruik leiden tot slechte constructieprestaties van de mortel. De hechting van methylcellulose is matig in vergelijking met andere cellulose-etherproducten.
2. Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC)
Hydroxypropylmethylcellulose is een cellulosevariant waarvan de productie en het verbruik de laatste jaren snel zijn toegenomen. Het is een niet-ionische cellulose-mengether die wordt gemaakt van geraffineerd katoen na alkalisering, met behulp van propyleenoxide en methylchloride als veretheringsmiddel, via een reeks reacties. De substitutiegraad ligt over het algemeen tussen 1,2 en 2,0. De eigenschappen verschillen door de verschillende verhoudingen tussen het methoxyl- en hydroxypropylgehalte.
(1) Hydroxypropylmethylcellulose is gemakkelijk oplosbaar in koud water en lost moeilijk op in heet water. De geleertemperatuur in heet water is echter aanzienlijk hoger dan die van methylcellulose. De oplosbaarheid in koud water is ook veel beter dan die van methylcellulose.
(2) De viscositeit van hydroxypropylmethylcellulose is gerelateerd aan het molecuulgewicht, en hoe hoger het molecuulgewicht, hoe hoger de viscositeit. Temperatuur heeft ook invloed op de viscositeit; naarmate de temperatuur stijgt, neemt de viscositeit af. De hoge viscositeit heeft echter een minder sterk temperatuureffect dan methylcellulose. De oplossing is stabiel bij opslag op kamertemperatuur.
(3) Het waterretentievermogen van hydroxypropylmethylcellulose hangt af van de toegevoegde hoeveelheid, de viscositeit, enz., en de waterretentiesnelheid bij dezelfde toegevoegde hoeveelheid is hoger dan die van methylcellulose.
(4) Hydroxypropylmethylcellulose is stabiel in zuren en basen, en de waterige oplossing ervan is zeer stabiel in het pH-bereik van 2 tot 12. Natronloog en kalkwater hebben weinig invloed op de eigenschappen ervan, maar alkali kan de oplossing versnellen en de viscositeit verhogen. Hydroxypropylmethylcellulose is stabiel in gewone zouten, maar bij een hoge zoutconcentratie neemt de viscositeit van de hydroxypropylmethylcellulose-oplossing toe.
(5) Hydroxypropylmethylcellulose kan worden gemengd met wateroplosbare polymeerverbindingen om een uniforme oplossing met een hogere viscositeit te vormen. Zoals polyvinylalcohol, zetmeelether, plantaardige gom, enz.
(6) Hydroxypropylmethylcellulose heeft een betere enzymresistentie dan methylcellulose, en de oplossing ervan wordt minder snel door enzymen afgebroken dan methylcellulose.
(7) De hechting van hydroxypropylmethylcellulose aan mortelconstructies is hoger dan die van methylcellulose.
3. Hydroxyethylcellulose (HEC)
Het wordt gemaakt van geraffineerd katoen dat met alkali is behandeld en vervolgens in aanwezigheid van aceton met ethyleenoxide als veretheringsmiddel is gereageerd. De substitutiegraad ligt doorgaans tussen 1,5 en 2,0. Het heeft een sterke hydrofiliteit en neemt gemakkelijk vocht op.
(1) Hydroxyethylcellulose is oplosbaar in koud water, maar moeilijk oplosbaar in heet water. De oplossing ervan is stabiel bij hoge temperaturen zonder te geleren. Het kan langdurig bij hoge temperaturen in mortel worden gebruikt, maar het waterbindend vermogen is lager dan dat van methylcellulose.
(2) Hydroxyethylcellulose is stabiel in de meeste zuren en basen. Alkali kan de oplossing ervan versnellen en de viscositeit enigszins verhogen. De dispergeerbaarheid in water is iets slechter dan die van methylcellulose en hydroxypropylmethylcellulose.
(3) Hydroxyethylcellulose heeft goede anti-doorzakeigenschappen voor mortel, maar heeft een langere vertragingstijd voor cement.
(4) De prestaties van hydroxyethylcellulose geproduceerd door sommige binnenlandse bedrijven zijn duidelijk lager dan die van methylcellulose vanwege het hoge watergehalte en het hoge asgehalte.
4. Carboxymethylcellulose (CMC)
Ionische cellulose-ether wordt gemaakt van natuurlijke vezels (katoen, enz.) na alkalische behandeling, met natriummonochlooracetaat als veretheringsmiddel, en ondergaat een reeks reactiebehandelingen. De substitutiegraad ligt over het algemeen tussen 0,4 en 1,4, en de prestaties worden sterk beïnvloed door de substitutiegraad.
(1) Carboxymethylcellulose is meer hygroscopisch en zal meer water bevatten wanneer het onder normale omstandigheden wordt bewaard.
(2) Een waterige oplossing van carboxymethylcellulose zal geen gel vormen en de viscositeit zal afnemen met de temperatuur. Wanneer de temperatuur boven de 50 °C komt, is de viscositeit onomkeerbaar.
(3) De stabiliteit ervan wordt sterk beïnvloed door de pH-waarde. Over het algemeen kan het worden gebruikt in mortel op gipsbasis, maar niet in mortel op cementbasis. Bij een sterk alkalische pH-waarde verliest het zijn viscositeit.
(4) Het waterbindend vermogen is veel lager dan dat van methylcellulose. Het heeft een vertragend effect op gipsmortel en vermindert de sterkte ervan. De prijs van carboxymethylcellulose is echter aanzienlijk lager dan die van methylcellulose.
Herdispergeerbaar polymeerrubberpoeder
Herdispergeerbaar rubberpoeder wordt geproduceerd door middel van sproeidrogen van een speciale polymeeremulsie. Tijdens dit proces zijn beschermende colloïden, antiklontermiddelen, enz. onmisbare additieven. Het gedroogde rubberpoeder bestaat uit samengeklonterde bolvormige deeltjes van 80-100 mm. Deze deeltjes zijn oplosbaar in water en vormen een stabiele dispersie die iets groter is dan de oorspronkelijke emulsiedeeltjes. Deze dispersie vormt na dehydratatie en droging een film. Deze filmvorming is, net als bij gewone emulsiefilms, onomkeerbaar en zal niet opnieuw dispergeren wanneer deze in contact komt met water.
Herdispergeerbaar rubberpoeder kan worden onderverdeeld in: styreen-butadieencopolymeer, tertiair carbonzuur-ethyleencopolymeer, ethyleen-acetaat-azijnzuurcopolymeer, enz. Op basis hiervan worden siliconen, vinyllauraat, enz. geënt om de eigenschappen te verbeteren. Verschillende modificatiemaatregelen zorgen ervoor dat het herdispergeerbare rubberpoeder verschillende eigenschappen heeft, zoals waterbestendigheid, alkalibestendigheid, weerbestendigheid en flexibiliteit. Bevat vinyllauraat en siliconen, wat het rubberpoeder een goede hydrofobiciteit kan geven. Sterk vertakt vinyl-tertiair carbonaat met een lage Tg-waarde en goede flexibiliteit.
Wanneer deze soorten rubberpoeders aan mortel worden toegevoegd, hebben ze allemaal een vertragend effect op de uithardingstijd van het cement, maar dit vertragende effect is kleiner dan bij directe toepassing van vergelijkbare emulsies. Ter vergelijking: styreen-butadieen heeft het grootste vertragende effect en ethyleen-vinylacetaat het kleinste. Bij een te lage dosering is het effect op de verbetering van de mortelprestaties niet显著.
Polypropyleenvezels
Polypropyleenvezel wordt gemaakt van polypropyleen als grondstof en een geschikte hoeveelheid modificator. De vezeldiameter is over het algemeen ongeveer 40 micron, de treksterkte bedraagt 300-400 MPa, de elasticiteitsmodulus is ≥3500 MPa en de uiteindelijke rek is 15-18%. De prestatiekarakteristieken zijn:
(1) Polypropyleenvezels zijn gelijkmatig verdeeld in driedimensionale willekeurige richtingen in de mortel, waardoor een netwerkversterkingssysteem ontstaat. Als 1 kg polypropyleenvezel aan elke ton mortel wordt toegevoegd, kunnen meer dan 30 miljoen monofilamentvezels worden verkregen.
(2) Het toevoegen van polypropyleenvezels aan de mortel kan de krimpscheuren van de mortel in de plastische toestand effectief verminderen, ongeacht of deze scheuren zichtbaar zijn of niet. Bovendien kan het de oppervlaktebloeding en de aggregaatzetting van verse mortel aanzienlijk verminderen.
(3) Voor het uitgeharde mortellichaam kan polypropyleenvezel het aantal vervormingsscheuren aanzienlijk verminderen. Dat wil zeggen dat wanneer het uitgeharde mortellichaam spanning produceert als gevolg van vervorming, het deze spanning kan weerstaan en overdragen. Wanneer het uitgeharde mortellichaam scheurt, kan het de spanningsconcentratie aan de scheurpunt passiveren en de scheuruitbreiding beperken.
(4) Een efficiënte verspreiding van polypropyleenvezels bij de productie van mortel zal een lastig probleem worden. Mengapparatuur, vezeltype en -dosering, mortelverhouding en de procesparameters zullen allemaal belangrijke factoren zijn die de verspreiding beïnvloeden.
luchtinsluitingsmiddel
Een luchtbelvormend middel is een soort oppervlakteactieve stof die door middel van fysische methoden stabiele luchtbellen in vers beton of mortel kan vormen. Voorbeelden hiervan zijn: hars en de thermische polymeren daarvan, niet-ionogene oppervlakteactieve stoffen, alkylbenzeensulfonaten, lignosulfonaten, carbonzuren en hun zouten, enzovoort.
Luchtbelvormende middelen worden vaak gebruikt bij de bereiding van pleistermortels en metselmortels. Door de toevoeging van luchtbelvormende middelen treden er enkele veranderingen op in de eigenschappen van de mortel.
(1) Door de introductie van luchtbellen kunnen de verwerkbaarheid en de verwerking van vers gemengde mortel worden verbeterd en kan het bloeden worden verminderd.
(2) Het enkel gebruiken van een luchtbelvormend middel vermindert de sterkte en elasticiteit van de mortel. Als het luchtbelvormende middel en het waterreducerende middel samen worden gebruikt, en de verhouding is geschikt, zal de sterkte niet afnemen.
(3) Het kan de vorstbestendigheid van de uitgeharde mortel aanzienlijk verbeteren, de ondoordringbaarheid van de mortel verbeteren en de erosiebestendigheid van de uitgeharde mortel verbeteren.
(4) Het luchtbelvormende middel zal het luchtgehalte van de mortel verhogen, waardoor de krimp van de mortel toeneemt. De krimpwaarde kan op passende wijze worden verminderd door een waterreducerend middel toe te voegen.
Omdat de hoeveelheid toegevoegde luchtbelvormende stof zeer klein is, doorgaans slechts enkele tienduizendsten van de totale hoeveelheid cementgebonden materialen, moet ervoor worden gezorgd dat deze nauwkeurig wordt gedoseerd en gemengd tijdens de mortelproductie. Factoren zoals roermethoden en roertijd hebben een grote invloed op de hoeveelheid toegevoegde luchtbelvormende stof. Daarom vereist het toevoegen van luchtbelvormende stoffen aan mortel onder de huidige binnenlandse productie- en bouwomstandigheden veel experimenteel onderzoek.
vroege sterkte agent
Om de vroege sterkte van beton en mortel te verbeteren, worden vaak sulfaatversterkingsmiddelen gebruikt, met name natriumsulfaat, natriumthiosulfaat, aluminiumsulfaat en kaliumaluminiumsulfaat.
Over het algemeen wordt watervrij natriumsulfaat veel gebruikt. Een lage dosering zorgt voor een goede vroege sterkte, maar een te hoge dosering kan later uitzetting en scheurvorming veroorzaken. Tegelijkertijd treedt er alkalische terugvloei op, wat het uiterlijk en de werking van de oppervlaktecoating negatief beïnvloedt.
Calciumformiaat is ook een goed antivriesmiddel. Het heeft een goede vroege uitharding, minder bijwerkingen, een goede compatibiliteit met andere hulpstoffen en veel eigenschappen zijn beter dan die van sulfaat-antivriesmiddelen, maar de prijs is hoger.
antivries
Als de mortel bij temperaturen onder nul wordt gebruikt en er geen vorstbeschermingsmaatregelen worden genomen, treedt vorstschade op en wordt de sterkte van het uitgeharde materiaal aangetast. Vorstbescherming voorkomt vorstschade op twee manieren: door bevriezing te voorkomen en door de vroege sterkte van de mortel te verbeteren.
Van de meest gebruikte antivriesmiddelen hebben calciumnitriet en natriumnitriet de beste antivrieswerking. Omdat calciumnitriet geen kalium- en natriumionen bevat, kan het de vorming van alkalische aggregaten in beton verminderen, maar de verwerkbaarheid ervan is iets minder goed in mortel. Natriumnitriet heeft daarentegen een betere verwerkbaarheid. Antivries wordt in combinatie met een verharder en een waterreducerend middel gebruikt om bevredigende resultaten te verkrijgen. Wanneer droog gemengde mortel met antivries wordt gebruikt bij zeer lage temperaturen, moet de temperatuur van het mengsel dienovereenkomstig worden verhoogd, bijvoorbeeld door toevoeging van warm water.
Als de hoeveelheid antivriesmiddel te hoog is, vermindert dit de sterkte van de mortel in een later stadium. Het oppervlak van de uitgeharde mortel kan dan problemen vertonen zoals alkalische afgifte, wat het uiterlijk en het effect van de decoratieve oppervlaktelaag negatief beïnvloedt.
Geplaatst op: 16 januari 2023