Overzicht: HPMC, ook wel bekend als cellulose, is een wit of gebroken wit vezelig of korrelig poeder. Er bestaan veel soorten cellulose die veelvuldig worden gebruikt, maar wij werken voornamelijk met klanten in de droge poederbouwmaterialenindustrie. De meest voorkomende cellulose is hypromellose.
Productieproces: De belangrijkste grondstoffen voor HPMC zijn: geraffineerd katoen, methylchloride, propyleenoxide. Andere grondstoffen zijn onder andere alkalische vlokken, zuren, tolueen, isopropanol, enz. Behandel de geraffineerde katoencellulose een half uur met een alkalische oplossing bij 35-40 °C, pers en verpulver de cellulose en laat deze rijpen bij 35 °C, zodat de gemiddelde polymerisatiegraad van de verkregen alkalivezel binnen het vereiste bereik ligt. Doe de alkalivezels in een etherificatieketel, voeg achtereenvolgens propyleenoxide en methylchloride toe en etherificeer gedurende 5 uur bij 50-80 °C met een maximale druk van ongeveer 1,8 MPa. Voeg vervolgens een geschikte hoeveelheid zoutzuur en oxaalzuur toe aan heet water van 90 °C om het materiaal te wassen en het volume te vergroten. Ontwater met een centrifuge. Was het materiaal tot het neutraal is en droog het vervolgens met een heteluchtstroom van 130 °C tot een vochtgehalte van minder dan 5% wanneer het vochtgehalte minder dan 60% bedraagt. Functie: waterretentie, verdikking, thixotropie, anti-doorzakking, luchtinsluiting, verwerkbaarheid, vertraging van de uitharding.
Waterretentie: Waterretentie is de belangrijkste eigenschap van cellulose-ether! Bij de productie van gipsmortel en andere materialen is de toepassing van cellulose-ether essentieel. Een hoge waterretentie zorgt ervoor dat cementas en calciumgips volledig reageren (hoe vollediger de reactie, hoe groter de sterkte). Onder dezelfde omstandigheden geldt: hoe hoger de viscositeit van de cellulose-ether, hoe beter de waterretentie (het verschil boven de 100.000 viscositeit wordt kleiner); hoe hoger de dosering, hoe beter de waterretentie. Een kleine hoeveelheid cellulose-ether kan de prestaties van de mortel aanzienlijk verbeteren. De waterretentie neemt af naarmate het gehalte een bepaald niveau bereikt; de waterretentie van cellulose-ether neemt doorgaans af bij een hogere omgevingstemperatuur, maar sommige cellulose-ethers met een hoge geleringsgraad presteren juist beter bij hoge temperaturen. Door de interdiffusie tussen watermoleculen en cellulose-ethermolecuulketens kunnen watermoleculen de binnenkant van de cellulose-ethermacromolecuulketens binnendringen en een sterke bindingskracht ondervinden, waardoor vrij water ontstaat, water wordt ingesloten en het waterretentievermogen van cementmortel verbetert.
Verdikkend, thixotroop en anti-doorzakking: geeft een uitstekende viscositeit aan natte mortel! Het kan de hechting tussen natte mortel en de onderlaag aanzienlijk verbeteren en de anti-doorzakeigenschappen van de mortel versterken. Het verdikkende effect van cellulose-ethers verhoogt ook de dispersieweerstand en homogeniteit van vers gemengde materialen, waardoor delaminatie, segregatie en bleeding worden voorkomen. Het verdikkende effect van cellulose-ethers op cementgebonden materialen is te danken aan de viscositeit van de cellulose-etheroplossingen. Onder dezelfde omstandigheden geldt: hoe hoger de viscositeit van de cellulose-ether, hoe beter de viscositeit van het gemodificeerde cementgebonden materiaal. Een te hoge viscositeit kan echter de vloeibaarheid en verwerkbaarheid van het materiaal beïnvloeden (bijvoorbeeld door een plakkerige troffel en schraper, wat het werk bemoeilijkt). Zelfnivellerende mortel en zelfverdichtend beton, die een hoge vloeibaarheid vereisen, hebben een lage viscositeit van de cellulose-ether nodig. Bovendien verhoogt het verdikkende effect van cellulose-ether de waterbehoefte van cementgebonden materialen en daarmee de mortelopbrengst. Een waterige oplossing van cellulose-ether met een hoge viscositeit heeft een hoge thixotropie, wat tevens een belangrijk kenmerk is van cellulose-ether. Waterige cellulose-oplossingen vertonen over het algemeen pseudoplastische, niet-thixotrope vloei-eigenschappen onder hun geleertemperatuur, maar Newtoniaanse vloei-eigenschappen bij lage schuifsnelheden. De pseudoplasticiteit neemt toe met een toenemend moleculair gewicht of een hogere concentratie cellulose-ether. Structurele gels worden gevormd bij een hogere temperatuur, wat resulteert in een hoge thixotrope vloei. Cellulose-ethers met een hoge concentratie en lage viscositeit vertonen thixotropie, zelfs onder de geleertemperatuur. Deze eigenschap is zeer gunstig voor de verwerking van bouwmortel, omdat het de egalisatie en doorzakking kan reguleren. Het is belangrijk op te merken dat een hogere viscositeit van de cellulose-ether leidt tot een beter waterretentievermogen, maar dat een hogere viscositeit ook het relatieve moleculair gewicht van de cellulose-ether verhoogt en de oplosbaarheid ervan vermindert. Dit heeft een negatieve invloed op de mortelconcentratie en de verwerkbaarheid.
Oorzaak: Cellulose-ether heeft een duidelijk luchtinsluitend effect op verse cementgebonden materialen. Cellulose-ether bevat zowel een hydrofiele groep (hydroxylgroep, ethergroep) als een hydrofobe groep (methylgroep, glucosering), is een oppervlakteactieve stof, heeft oppervlakteactiviteit en daardoor een luchtinsluitend effect. Dit luchtinsluitende effect zorgt voor een "bal"-effect, wat de verwerkbaarheid van het vers gemengde materiaal kan verbeteren, zoals een verhoogde plasticiteit en gladheid van de mortel tijdens de verwerking, wat gunstig is voor het aanbrengen van de mortel. Het verhoogt ook de mortelopbrengst en verlaagt de productiekosten. Het verhoogt echter wel de porositeit van het uitgeharde materiaal en vermindert de mechanische eigenschappen, zoals sterkte en elasticiteitsmodulus. Als oppervlakteactieve stof heeft cellulose-ether ook een bevochtigend of smerend effect op cementdeeltjes, wat samen met het luchtinsluitende effect de vloeibaarheid van cementgebonden materialen verhoogt, maar het verdikkende effect ervan vermindert de vloeibaarheid. Het vloei-effect is een combinatie van weekmakende en verdikkende effecten. Bij een zeer laag gehalte aan cellulose-ether manifesteert dit zich voornamelijk als weekmakend of waterreducerend effect; bij een hoog gehalte neemt het verdikkende effect van cellulose-ether snel toe en raakt het luchtinsluitende effect verzadigd, waardoor de prestaties verbeteren. Dit resulteert in een verhoogd verdikkend effect of een verhoogde waterbehoefte.
Vertraging van de uitharding: Cellulose-ether kan het hydratatieproces van cement vertragen. Cellulose-ethers geven de mortel diverse gunstige eigenschappen en verminderen tevens de warmteafgifte tijdens de vroege hydratatie van het cement, waardoor het hydratatieproces wordt vertraagd. Dit is ongunstig voor gebruik in koude gebieden. Deze vertraging wordt veroorzaakt door de adsorptie van cellulose-ethermoleculen aan hydratatieproducten zoals CSH en Ca(OH)2. Door de toename van de viscositeit van de poriënoplossing vermindert de cellulose-ether de mobiliteit van ionen in de oplossing, waardoor het hydratatieproces wordt vertraagd. Hoe hoger de concentratie cellulose-ether in het mineraalgelmateriaal, hoe sterker het effect van de hydratatievertraging. Cellulose-ethers vertragen niet alleen de uitharding, maar ook het verhardingsproces van het cementmortelsysteem. Het vertragende effect van cellulose-ether hangt niet alleen af van de concentratie in het mineraalgelsysteem, maar ook van de chemische structuur. Hoe hoger de methyleringsgraad van HEMC, hoe beter het vertragende effect van cellulose-ether. Het vertragende effect is sterker. De viscositeit van cellulose-ether heeft echter weinig invloed op de hydratatiekinetiek van cement. Met een toenemend cellulose-ethergehalte neemt de uithardingstijd van mortel aanzienlijk toe. Er is een goede niet-lineaire correlatie tussen de initiële uithardingstijd van mortel en het cellulose-ethergehalte, terwijl de uiteindelijke uithardingstijd een goede lineaire correlatie vertoont met het cellulose-ethergehalte. We kunnen de verwerkingstijd van de mortel regelen door het cellulose-ethergehalte aan te passen. In het product speelt het een rol bij waterretentie, verdikking, het vertragen van de cementhydratatie en het verbeteren van de constructieprestaties. Een goede waterretentie zorgt ervoor dat cement, gips en calcium vollediger reageren, waardoor de natte viscositeit aanzienlijk toeneemt, de hechtsterkte van de mortel verbetert en tegelijkertijd de trek- en schuifsterkte worden verhoogd, wat het constructieresultaat en de werkefficiëntie aanzienlijk verbetert. De uithardingstijd is instelbaar. Het verbetert de spuit- of pompbaarheid van de mortel, evenals de structurele sterkte. In het daadwerkelijke toepassingsproces is het noodzakelijk om het type, de viscositeit en de hoeveelheid cellulose te bepalen op basis van de verschillende producten, bouwgewoonten en omgevingsfactoren.
Geplaatst op: 15 november 2022