Cellulose-ether (CelluloseEther) wordt gemaakt van cellulose door middel van een etherificatiereactie met één of meerdere etherificatiemiddelen en droog malen. Afhankelijk van de verschillende chemische structuren van de ethersubstituenten kunnen cellulose-ethers worden onderverdeeld in anionische, kationische en niet-ionische ethers. Ionische cellulose-ethers omvatten voornamelijk carboxymethylcellulose-ether (CMC); niet-ionische cellulose-ethers omvatten voornamelijk methylcellulose-ether (MC), hydroxypropylmethylcellulose-ether (HPMC) en hydroxyethylcellulose-ether. Chloorether (HC) enzovoort. Niet-ionische ethers worden onderverdeeld in wateroplosbare en olieoplosbare ethers, waarbij niet-ionische wateroplosbare ethers voornamelijk worden gebruikt in mortelproducten. In aanwezigheid van calciumionen is ionische cellulose-ether onstabiel, waardoor het zelden wordt gebruikt in droog gemengde mortelproducten met cement, gebluste kalk, enz. als bindmiddel. Niet-ionische, wateroplosbare cellulose-ethers worden veel gebruikt in de bouwmaterialenindustrie vanwege hun suspensiestabiliteit en waterretentievermogen.
1. Chemische eigenschappen van cellulose-ether
Elke cellulose-ether heeft de basisstructuur van cellulose: een anhydroglucose-structuur. Bij de productie van cellulose-ether wordt de cellulosevezel eerst verhit in een alkalische oplossing en vervolgens behandeld met een etherificatiemiddel. Het vezelachtige reactieproduct wordt gezuiverd en vermalen tot een uniform poeder met een bepaalde fijnheid.
Bij de productie van MC wordt uitsluitend methylchloride als veretheringsmiddel gebruikt; naast methylchloride wordt bij de productie van HPMC ook propyleenoxide gebruikt om hydroxypropylsubstituenten te verkrijgen. Verschillende cellulose-ethers hebben verschillende verhoudingen tussen methyl- en hydroxypropylsubstitutie, wat van invloed is op de organische compatibiliteit en de thermische geleringtemperatuur van cellulose-etheroplossingen.
2. Toepassingsscenario's van cellulose-ether
Cellulose-ether is een niet-ionisch, semi-synthetisch polymeer dat zowel in water als in oplosmiddelen oplosbaar is. Het heeft verschillende toepassingen in diverse industrieën. In chemische bouwmaterialen heeft het bijvoorbeeld de volgende gecombineerde effecten:
①Waterbindend middel ②Verdikkingsmiddel ③Nivellerende eigenschap ④Filmvormende eigenschap ⑤Bindmiddel
In de polyvinylchloride-industrie wordt het gebruikt als emulgator en dispergeermiddel; in de farmaceutische industrie als bindmiddel en als materiaal voor langzame en gecontroleerde afgifte, enzovoort. Omdat cellulose diverse samengestelde effecten heeft, is het toepassingsgebied ervan ook zeer breed. Hieronder wordt ingegaan op het gebruik en de functie van cellulose-ether in verschillende bouwmaterialen.
(1) In latexverf:
In de latexverfindustrie wordt voor hydroxyethylcellulose doorgaans een viscositeit van RT30000-50000 cps gekozen, wat overeenkomt met de specificatie HBR250. De referentiedosering ligt over het algemeen rond de 1,5‰-2‰. De belangrijkste functie van hydroxyethylcellulose in latexverf is het verdikken, het voorkomen van gelering van het pigment, het bevorderen van de dispersie van het pigment, de stabiliteit van de latex en het verhogen van de viscositeit van de componenten, wat bijdraagt aan de egalisatieprestaties van de constructie. Hydroxyethylcellulose is gemakkelijk in gebruik. Het lost op in koud en warm water en wordt niet beïnvloed door de pH-waarde. Het kan veilig worden gebruikt wanneer de pI-waarde tussen 2 en 12 ligt. De toepassingsmethoden zijn als volgt: I. Directe toevoeging tijdens de productie: Voor deze methode dient een hydroxyethylcellulose met vertraagde oplostijd te worden gekozen, waarbij een oplostijd van meer dan 30 minuten wordt gebruikt. De stappen zijn als volgt: ① Doe het in een container met een roerwerk met hoge afschuifkracht. Voeg een hoeveelheid zuiver water toe. ② Begin continu te roeren op lage snelheid en voeg tegelijkertijd langzaam en gelijkmatig hydroxyethyl toe aan de oplossing. ③ Blijf roeren totdat alle korrelige materialen zijn opgelost. ④ Voeg andere additieven en alkalische additieven toe, enz. ⑤ Roer totdat alle hydroxyethylbasis volledig is opgelost, voeg dan de andere componenten volgens de formule toe en maal tot het eindproduct is verkregen. Ⅱ. Moederloog bereiden voor later gebruik: Bij deze methode kan instantcellulose worden gebruikt, dat een schimmelwerende werking heeft. Het voordeel van deze methode is dat het flexibeler is en direct aan latexverf kan worden toegevoegd. De bereidingswijze is hetzelfde als bij stappen ①-④. Ⅲ. Pap bereiden voor later gebruik: Omdat organische oplosmiddelen slechte oplosmiddelen (onoplosbaar) zijn voor hydroxyethyl, kunnen deze oplosmiddelen worden gebruikt om pap te bereiden. De meest gebruikte organische oplosmiddelen zijn organische vloeistoffen in latexverfformuleringen, zoals ethyleenglycol, propyleenglycol en filmvormende middelen (zoals diethyleenglycolbutylacetaat). De hydroxyethylcellulose in papvorm kan direct aan de verf worden toegevoegd. Blijf roeren tot het volledig is opgelost.
(2) In muurafschraapkit:
Momenteel wordt in de meeste steden in mijn land de waterbestendige en schrobvaste, milieuvriendelijke plamuur veelvuldig gebruikt. Deze plamuur wordt geproduceerd door de acetalreactie van vinylalcohol en formaldehyde. Daarom wordt dit materiaal geleidelijk aan uitgefaseerd en vervangen door producten op basis van cellulose-ether. Met andere woorden, cellulose is momenteel het enige materiaal dat nog wordt gebruikt voor de ontwikkeling van milieuvriendelijke bouwmaterialen. Waterbestendige plamuur is onderverdeeld in twee typen: droge poederplamuur en plamuurpasta. Van deze twee typen plamuur moet men kiezen voor gemodificeerde methylcellulose of hydroxypropylmethylcellulose. De viscositeit ligt over het algemeen tussen 30.000 en 60.000 cps. De belangrijkste functies van cellulose in plamuur zijn waterretentie, hechting en smering. Omdat de samenstelling van plamuur van verschillende fabrikanten verschilt – sommige bevatten grijs calciumcarbonaat, licht calciumcarbonaat, wit cement, enz., en andere gipspoeder, grijs calciumcarbonaat, licht calciumcarbonaat, enz. – verschillen ook de specificaties, viscositeit en penetratie van cellulose in de twee formules. De toegevoegde hoeveelheid bedraagt ongeveer 2‰-3‰. Bij het aanbrengen van plamuur op muren heeft het oppervlak van de muur een zekere mate van waterabsorptie (het waterabsorptiepercentage van een bakstenen muur is 13%, en dat van beton 3-5%). In combinatie met de verdamping van de buitenlucht kan te snel waterverlies van de plamuur leiden tot scheuren of afbrokkeling, waardoor de sterkte van de plamuur afneemt. Het toevoegen van cellulose-ether lost dit probleem op. De kwaliteit van het vulmiddel, met name de kwaliteit van het calciumcarbonaat, is echter ook van cruciaal belang. Door de hoge viscositeit van cellulose wordt het drijfvermogen van de plamuur vergroot, waardoor doorzakken tijdens het aanbrengen wordt voorkomen en het na het afschrapen gemakkelijker en arbeidsbesparender is. Het is handiger om cellulose-ether aan de poederplamuur toe te voegen. De productie en het gebruik ervan zijn eenvoudiger. Vulstoffen en additieven kunnen gelijkmatig in het droge poeder worden gemengd.
(3) Betonmortel:
Om de uiteindelijke sterkte van betonmortel te bereiken, moet het cement volledig gehydrateerd zijn. Vooral bij bouwprojecten in de zomer verliest betonmortel te snel water. Het gebruik van besproeiing om volledige hydratatie te bereiken leidt tot verspilling van middelen en ongemak. Het probleem is dat het water zich alleen aan de oppervlakte bevindt en de interne hydratatie nog niet volledig is. De oplossing hiervoor is het toevoegen van waterbindende middelen aan de betonmortel. Meestal wordt hiervoor hydroxypropylmethyl of methylcellulose gebruikt, met een viscositeit tussen 20.000 en 60.000 cps. De toevoegingshoeveelheid bedraagt 2% tot 3%. Hiermee kan het waterbindend vermogen worden verhoogd tot meer dan 85%. Het droge poeder wordt gelijkmatig gemengd en vervolgens aan het water toegevoegd.
(4) Bij het pleisteren met gips, gebonden gips, kitgips:
Met de snelle ontwikkeling van de bouwsector neemt ook de vraag naar nieuwe bouwmaterialen toe. Door het groeiende milieubewustzijn en de voortdurende verbetering van de bouwefficiëntie hebben cementgebonden gipsproducten zich snel ontwikkeld. De meest voorkomende gipsproducten zijn momenteel pleistergips, hechtgips, inleggips en tegellijm. Pleistergips is een hoogwaardig pleistermateriaal voor binnenmuren en plafonds. Het muuroppervlak dat ermee is gepleisterd, is fijn en glad. De nieuwe lijm voor lichte bouwplaten is een kleverig materiaal op basis van gips en diverse additieven. Het is geschikt voor het verlijmen van verschillende anorganische bouwmaterialen. Het is niet-giftig, geurloos, snelhardend en heeft een sterke hechting. Het is een ondersteunend materiaal voor bouwplaten en blokken. Gipskit is een vulmiddel voor voegen tussen gipsplaten en een reparatiemiddel voor scheuren in muren. Deze gipsproducten hebben een reeks verschillende functies. Naast de rol van gips en verwante vulstoffen, is de cruciale factor de toegevoegde cellulose-etheradditieven. Omdat gips wordt onderverdeeld in watervrij gips en hemihydraatgips, hebben de verschillende soorten gips verschillende effecten op de eigenschappen van het product. Verdikking, waterretentie en vertraging bepalen daarom de kwaliteit van gipsbouwmaterialen. Een veelvoorkomend probleem bij deze materialen is het ontstaan van holtes en scheuren, waardoor de oorspronkelijke sterkte niet wordt bereikt. Om dit probleem op te lossen, is het belangrijk om het juiste type cellulose en de juiste verwerkingsmethode voor de vertrager te kiezen. In dit verband wordt over het algemeen methylmethyl- of hydroxypropylmethylmethyl (30000-60000 cps) gekozen, met een toevoegingshoeveelheid van 1,5% tot 2%. Cellulose is met name gericht op waterretentie en smerende werking. Het is echter niet mogelijk om uitsluitend op cellulose-ether als vertrager te vertrouwen; het is noodzakelijk om citroenzuur als vertrager toe te voegen om de oorspronkelijke sterkte te behouden. Waterretentie verwijst over het algemeen naar de hoeveelheid water die op natuurlijke wijze verloren gaat zonder externe wateropname. Als de muur te droog is, zullen wateropname en natuurlijke verdamping aan het oppervlak ervoor zorgen dat het materiaal te snel water verliest, wat kan leiden tot holtes en scheuren. Deze methode wordt toegepast door het poeder te mengen met droog poeder. Raadpleeg de bereidingswijze voor het zelf maken van een oplossing.
(5) Thermische isolatiemortel
Isolatiemortel is een nieuw type isolatiemateriaal voor binnenmuren in noordelijke regio's. Het is een wandmateriaal dat is samengesteld uit isolatiemateriaal, mortel en bindmiddel. In dit materiaal speelt cellulose een belangrijke rol bij het hechten en het verhogen van de sterkte. Over het algemeen wordt methylcellulose met een hoge viscositeit (ongeveer 10.000 eps) gekozen, de dosering ligt doorgaans tussen 2‰ en 3‰, en de verwerkingsmethode is droog poeder mengen.
(6) interface agent
Kies HPNC 20000cps als hechtmiddel, kies 60000cps of meer voor de tegellijm en let op het verdikkingsmiddel in het hechtmiddel, dat de treksterkte en de weerstand tegen uitdroging kan verbeteren. Gebruik het als waterbindend middel bij het verlijmen van tegels om te voorkomen dat de tegels te snel uitdrogen en loslaten.
3. Situatie in de industriële keten
(1) Upstream-industrie
De belangrijkste grondstoffen voor de productie van cellulose-ether zijn geraffineerd katoen (of houtpulp) en een aantal gangbare chemische oplosmiddelen, zoals propyleenoxide, methylchloride, vloeibare natriumhydroxide, natriumhydroxide, ethyleenoxide, tolueen en andere hulpstoffen. De toeleveranciers in deze industrie zijn onder andere bedrijven die geraffineerd katoen produceren, houtpulp produceren en chemische bedrijven. De prijsschommelingen van de bovengenoemde grondstoffen hebben een wisselende invloed op de productiekosten en de verkoopprijs van cellulose-ether.
De kosten van geraffineerd katoen zijn relatief hoog. Neem bijvoorbeeld cellulose-ether van bouwkwaliteit: in de verslagperiode vertegenwoordigden de kosten van geraffineerd katoen respectievelijk 31,74%, 28,50%, 26,59% en 26,90% van de verkoopkosten van cellulose-ether van bouwkwaliteit. De prijsschommelingen van geraffineerd katoen beïnvloeden de productiekosten van cellulose-ether. De belangrijkste grondstof voor de productie van geraffineerd katoen is katoenvezels. Katoenvezels zijn een bijproduct van het katoenproductieproces en worden voornamelijk gebruikt voor de productie van katoenpulp, geraffineerd katoen, nitrocellulose en andere producten. De gebruikswaarde en het gebruik van katoenvezels en katoen verschillen aanzienlijk, en de prijs ervan ligt duidelijk lager dan die van katoen, maar er is wel een zekere correlatie met de prijsschommelingen van katoen. Schommelingen in de prijs van katoenvezels beïnvloeden de prijs van geraffineerd katoen.
De sterke schommelingen in de prijs van geraffineerd katoen hebben een wisselende impact op de beheersing van de productiekosten, de productprijzen en de winstgevendheid van bedrijven in deze sector. Wanneer de prijs van geraffineerd katoen hoog is en de prijs van houtpulp relatief laag, kan houtpulp, om de kosten te drukken, worden gebruikt als vervanging en aanvulling op geraffineerd katoen, met name voor de productie van cellulose-ethers met een lage viscositeit, zoals farmaceutische en voedingsmiddelenkwaliteit cellulose-ethers. Volgens gegevens van de website van het Nationaal Bureau voor de Statistiek bedroeg het katoenteeltgebied in China in 2013 4,35 miljoen hectare en de nationale katoenproductie 6,31 miljoen ton. Volgens statistieken van de Chinese Vereniging van de Cellulose-industrie bedroeg de totale productie van geraffineerd katoen door de belangrijkste binnenlandse producenten in 2014 332.000 ton, wat wijst op een overvloedige aanvoer van grondstoffen.
De belangrijkste grondstoffen voor de productie van grafietchemische apparatuur zijn staal en grafietkoolstof. De prijs van staal en grafietkoolstof vertegenwoordigt een relatief groot deel van de productiekosten van grafietchemische apparatuur. Prijsschommelingen van deze grondstoffen hebben een zekere invloed op de productiekosten en de verkoopprijs van grafietchemische apparatuur.
(2) Downstreamindustrie van cellulose-ether
Als "industrieel mononatriumglutamaat" heeft cellulose-ether een laag gehalte aan cellulose-ether en een breed scala aan toepassingen. De toepassingen in de downstream-industrie zijn verspreid over alle sectoren van de nationale economie.
Normaal gesproken hebben de bouw- en vastgoedsector een zekere invloed op de groei van de vraag naar cellulose-ether van bouwkwaliteit. Wanneer de binnenlandse bouw- en vastgoedsector snel groeit, neemt ook de binnenlandse vraag naar cellulose-ether van bouwkwaliteit snel toe. Wanneer de groei van deze sectoren afneemt, zal de vraag naar cellulose-ether van bouwkwaliteit op de binnenlandse markt afnemen, wat de concurrentie in deze sector zal intensiveren en het principe van 'survival of the fittest' (overleven van de sterkste) zal versnellen.
Sinds 2012 is de vraag naar cellulose-ether van bouwkwaliteit op de binnenlandse markt, in de context van de vertraging in de binnenlandse bouw- en vastgoedsector, niet significant gefluctueerd. De belangrijkste redenen hiervoor zijn: 1. De binnenlandse bouw- en vastgoedsector is groot en de totale marktvraag is relatief groot; de belangrijkste afnemers van cellulose-ether van bouwkwaliteit breiden zich geleidelijk uit van economisch ontwikkelde gebieden en steden van de eerste en tweede categorie naar de centrale en westelijke regio's en steden van de derde categorie, wat wijst op een potentieel voor groei van de binnenlandse vraag en ruimte voor expansie; 2. Het aandeel cellulose-ether in de kosten van bouwmaterialen is laag, de hoeveelheid die een individuele klant gebruikt is klein en de klanten zijn verspreid, wat leidt tot een rigide vraag en een relatief stabiele totale vraag op de downstreammarkt; 3. De schommelingen in de marktprijs zijn een belangrijke factor die de vraagstructuur van cellulose-ether van bouwkwaliteit beïnvloedt. Sinds 2012 is de verkoopprijs van cellulose-ether van bouwkwaliteit sterk gedaald. Dit heeft geleid tot een aanzienlijke prijsdaling van producten in het midden- en hogere segment, waardoor meer klanten deze producten kopen en de vraag ernaar toeneemt. Dit heeft de marktvraag en de prijsruimte voor gangbare modellen beperkt.
De mate van ontwikkeling en de groeisnelheid van de farmaceutische industrie beïnvloeden de vraag naar cellulose-ether van farmaceutische kwaliteit. De verbetering van de levensstandaard en de ontwikkeling van de voedingsmiddelenindustrie stimuleren de marktvraag naar cellulose-ether van voedingskwaliteit.
4. Ontwikkelingstrend van cellulose-ether
Door de structurele verschillen in de marktvraag naar cellulose-ether kunnen bedrijven met verschillende sterke en zwakke punten naast elkaar bestaan. Gezien deze duidelijke structurele differentiatie in de marktvraag hebben binnenlandse fabrikanten van cellulose-ether gedifferentieerde concurrentiestrategieën ontwikkeld, gebaseerd op hun eigen sterke punten. Tegelijkertijd moeten ze de ontwikkelingstrends en -richtingen van de markt goed in de gaten houden.
(1) Het waarborgen van de stabiliteit van de productkwaliteit blijft het belangrijkste concurrentievoordeel van cellulose-etherbedrijven.
Cellulose-ether vertegenwoordigt een klein deel van de productiekosten van de meeste toeleveranciers in deze industrie, maar heeft een grote impact op de productkwaliteit. Klanten in het midden- en hogere segment moeten formule-experimenten uitvoeren voordat ze een bepaald merk cellulose-ether gebruiken. Nadat een stabiele formule is ontwikkeld, is het meestal niet eenvoudig om andere merken te gebruiken, en tegelijkertijd worden er hogere eisen gesteld aan de kwaliteitsstabiliteit van cellulose-ether. Dit fenomeen is vooral prominent aanwezig in hoogwaardige sectoren zoals grootschalige fabrikanten van bouwmaterialen in binnen- en buitenland, farmaceutische hulpstoffen, voedingsadditieven en PVC. Om de concurrentiepositie van producten te verbeteren, moeten fabrikanten ervoor zorgen dat de kwaliteit en stabiliteit van de verschillende batches cellulose-ether die ze leveren, gedurende lange tijd gewaarborgd blijven, om zo een betere reputatie op de markt op te bouwen.
(2) Het verbeteren van het niveau van de producttoepassingstechnologie is de ontwikkelingsrichting van binnenlandse cellulose-etherbedrijven.
Met de steeds verdergaande ontwikkeling van de productietechnologie van cellulose-ether, draagt een hoger niveau van toepassingstechnologie bij aan de verbetering van het algehele concurrentievermogen van bedrijven en de opbouw van stabiele klantrelaties. Bekende cellulose-etherbedrijven in ontwikkelde landen hanteren voornamelijk de concurrentiestrategie "gericht op grote, hoogwaardige klanten + ontwikkeling van toepassingen in de downstreammarkt" om toepassingsformules voor cellulose-ether te ontwikkelen en een reeks producten samen te stellen op basis van verschillende toepassingsgebieden om het gebruik voor klanten te vergemakkelijken en de vraag in de downstreammarkt te stimuleren. De concurrentie tussen cellulose-etherbedrijven in ontwikkelde landen is verschoven van productintroductie naar concurrentie op het gebied van toepassingstechnologie.
Geplaatst op: 27 februari 2023