Eter celulozowy
Eter celulozy to ogólne określenie serii produktów powstających w reakcji alkalicelulozy i środka eteryfikującego w określonych warunkach. Alkalicelulozę zastępuje się różnymi środkami eteryfikującymi w celu uzyskania różnych eterów celulozy. Ze względu na właściwości jonizacyjne podstawników, etery celulozy można podzielić na dwie kategorie: jonowe (takie jak karboksymetyloceluloza) i niejonowe (takie jak metyloceluloza). Ze względu na rodzaj podstawnika etery celulozy można podzielić na monoetery (takie jak metyloceluloza) i etery mieszane (takie jak hydroksypropylometyloceluloza). Ze względu na różną rozpuszczalność można je podzielić na rozpuszczalne w wodzie (takie jak hydroksyetyloceluloza) i rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych (takie jak etyloceluloza) itp. Zaprawy suche składają się głównie z celulozy rozpuszczalnej w wodzie, a celuloza rozpuszczalna w wodzie dzieli się na instantyzowaną i o opóźnionym rozpuszczaniu powierzchniowym.
Mechanizm działania eteru celulozy w zaprawie jest następujący:
(1) Po rozpuszczeniu eteru celulozy w zaprawie w wodzie, dzięki aktywności powierzchniowej zapewnione jest efektywne i równomierne rozprowadzenie materiału cementowego w układzie. Eter celulozy, jako koloid ochronny, „otula” cząstki stałe, a na jego zewnętrznej powierzchni tworzy się warstwa smaru, która zwiększa stabilność zaprawy, a także poprawia płynność zaprawy podczas procesu mieszania i gładkość konstrukcji.
(2) Ze względu na swoją strukturę cząsteczkową roztwór eteru celulozy sprawia, że woda w zaprawie nie odparowuje łatwo i stopniowo uwalnia ją przez długi czas, dzięki czemu zaprawa dobrze zatrzymuje wodę i jest podatna na obróbkę.
1. Metyloceluloza (MC)
Po obróbce rafinowanej bawełny alkaliami, eter celulozy powstaje w wyniku szeregu reakcji z chlorkiem metanu jako czynnikiem eteryfikującym. Zazwyczaj stopień podstawienia wynosi 1,6–2,0, a rozpuszczalność jest różna w zależności od stopnia podstawienia. Należy on do niejonowych eterów celulozy.
(1) Metyloceluloza rozpuszcza się w zimnej wodzie, a w gorącej będzie trudna do rozpuszczenia. Jej wodny roztwór jest bardzo stabilny w zakresie pH 3–12. Wykazuje dobrą kompatybilność ze skrobią, gumą guar itp. oraz wieloma surfaktantami. Żelowanie następuje po osiągnięciu temperatury żelowania.
(2) Retencja wody w metylocelulozie zależy od jej ilości dodanej, lepkości, stopnia rozdrobnienia cząstek i szybkości rozpuszczania. Ogólnie rzecz biorąc, im większa ilość dodanej substancji, tym mniejsze rozdrobnienie i większa lepkość, tym wyższy stopień retencji wody. Spośród nich, największy wpływ na stopień retencji wody ma ilość dodanej substancji, a poziom lepkości nie jest wprost proporcjonalny do stopnia retencji wody. Szybkość rozpuszczania zależy głównie od stopnia modyfikacji powierzchni cząstek celulozy i stopnia rozdrobnienia cząstek. Spośród powyższych eterów celulozy, metyloceluloza i hydroksypropylometyloceluloza charakteryzują się wyższymi wskaźnikami retencji wody.
(3) Zmiany temperatury mają poważny wpływ na szybkość retencji wody przez metylocelulozę. Generalnie, im wyższa temperatura, tym gorsza retencja wody. Jeśli temperatura zaprawy przekroczy 40°C, retencja wody przez metylocelulozę ulegnie znacznemu zmniejszeniu, co poważnie wpłynie na konstrukcję zaprawy.
(4) Metyloceluloza ma znaczący wpływ na konstrukcję i przyczepność zaprawy. „Przyczepność” odnosi się tutaj do siły przyczepności odczuwalnej między narzędziem aplikatora a podłożem ściany, czyli wytrzymałości zaprawy na ścinanie. Przyczepność jest wysoka, wytrzymałość zaprawy na ścinanie jest duża, a wytrzymałość wymagana przez pracowników w procesie użytkowania jest również duża, a parametry konstrukcyjne zaprawy są słabe. Adhezja metylocelulozy w produktach na bazie eteru celulozy jest na umiarkowanym poziomie.
2. Hydroksypropylometyloceluloza (HPMC)
Hydroksypropylometyloceluloza to odmiana celulozy, której produkcja i zużycie gwałtownie rosną w ostatnich latach. Jest to niejonowy eter celulozy, otrzymywany z rafinowanej bawełny po alkalizacji, z użyciem tlenku propylenu i chlorku metylu jako środka eteryfikującego, w serii reakcji. Stopień podstawienia wynosi zazwyczaj 1,2–2,0. Jej właściwości różnią się ze względu na różny stosunek zawartości grup metoksylowych do zawartości grup hydroksypropylowych.
(1) Hydroksypropylometyloceluloza jest łatwo rozpuszczalna w zimnej wodzie, ale trudno ją rozpuścić w gorącej. Jednak jej temperatura żelowania w gorącej wodzie jest znacznie wyższa niż metylocelulozy. Rozpuszczalność w zimnej wodzie jest również znacznie lepsza w porównaniu z metylocelulozą.
(2) Lepkość hydroksypropylometylocelulozy jest związana z jej masą cząsteczkową, a im większa masa cząsteczkowa, tym wyższa lepkość. Temperatura również wpływa na lepkość – wraz ze wzrostem temperatury lepkość maleje. Jednak jej wysoka lepkość ma mniejszy wpływ na temperaturę niż metylocelulozy. Jej roztwór jest stabilny w temperaturze pokojowej.
(3) Retencja wody przez hydroksypropylometylocelulozę zależy od jej dodanej ilości, lepkości itp., a szybkość retencji wody przez hydroksypropylometylocelulozę przy tej samej dodanej ilości jest wyższa niż w przypadku metylocelulozy.
(4) Hydroksypropylometyloceluloza jest odporna na działanie kwasów i zasad, a jej wodny roztwór jest bardzo stabilny w zakresie pH 2–12. Soda kaustyczna i woda wapienna mają niewielki wpływ na jej działanie, ale zasady mogą przyspieszyć jej rozpuszczanie i zwiększyć lepkość. Hydroksypropylometyloceluloza jest odporna na działanie soli, ale przy wysokim stężeniu roztworu soli lepkość roztworu hydroksypropylometylocelulozy ma tendencję do wzrostu.
(5) Hydroksypropylometylocelulozę można mieszać z rozpuszczalnymi w wodzie związkami polimerowymi, aby uzyskać jednorodny roztwór o wyższej lepkości, np. z alkoholem poliwinylowym, eterem skrobiowym, gumą roślinną itp.
(6) Hydroksypropylometyloceluloza ma lepszą odporność na enzymy niż metyloceluloza i jest mniej podatna na degradację jej roztworu przez enzymy niż metyloceluloza.
(7) Przyczepność hydroksypropylometylocelulozy do zaprawy murarskiej jest większa niż metylocelulozy.
3. Hydroksyetyloceluloza (HEC)
Jest wytwarzany z rafinowanej bawełny, traktowanej alkaliami i poddawanej reakcji z tlenkiem etylenu jako czynnikiem eteryfikującym w obecności acetonu. Stopień podstawienia wynosi zazwyczaj 1,5–2,0. Charakteryzuje się silną hydrofilowością i łatwo absorbuje wilgoć.
(1) Hydroksyetyloceluloza jest rozpuszczalna w zimnej wodzie, ale trudno ją rozpuścić w gorącej. Jej roztwór jest stabilny w wysokiej temperaturze bez żelowania. Można ją stosować przez długi czas w wysokiej temperaturze w zaprawie, ale jej retencja wody jest niższa niż metylocelulozy.
(2) Hydroksyetyloceluloza jest odporna na działanie kwasów i zasad. Zasady mogą przyspieszyć jej rozpuszczanie i nieznacznie zwiększyć lepkość. Jej dyspergowalność w wodzie jest nieco gorsza niż metylocelulozy i hydroksypropylometylocelulozy.
(3) Hydroksyetyloceluloza ma dobre właściwości zapobiegające spływaniu zaprawy, ale ma dłuższy czas opóźnienia wiązania w przypadku cementu.
(4) Wydajność hydroksyetylocelulozy produkowanej przez niektóre przedsiębiorstwa krajowe jest ewidentnie niższa od wydajności metylocelulozy ze względu na wysoką zawartość wody i wysoką zawartość popiołu.
4. Karboksymetyloceluloza (CMC)
Jonowy eter celulozy jest wytwarzany z włókien naturalnych (bawełny itp.) po obróbce alkalicznej, z użyciem monochlorooctanu sodu jako czynnika eteryfikującego, a następnie poddany szeregowi reakcji chemicznych. Stopień podstawienia wynosi zazwyczaj 0,4–1,4, a jego wydajność w dużym stopniu zależy od stopnia podstawienia.
(1) Karboksymetyloceluloza jest bardziej higroskopijna i będzie zawierała więcej wody, gdy będzie przechowywana w standardowych warunkach.
(2) Wodny roztwór karboksymetylocelulozy nie tworzy żelu, a jego lepkość maleje wraz ze wzrostem temperatury. Po przekroczeniu temperatury 50°C lepkość staje się nieodwracalna.
(3) Jego stabilność jest w dużym stopniu zależna od pH. Generalnie można go stosować w zaprawach gipsowych, ale nie w zaprawach cementowych. W warunkach silnej alkaliczności traci lepkość.
(4) Jej retencja wody jest znacznie niższa niż metylocelulozy. Działa opóźniająco na zaprawę gipsową i zmniejsza jej wytrzymałość. Jednak cena karboksymetylocelulozy jest znacznie niższa niż metylocelulozy.
Proszek gumowy polimerowy redyspergowalny
Redyspergowalny proszek gumowy jest przetwarzany poprzez suszenie rozpyłowe specjalnej emulsji polimerowej. W procesie przetwarzania niezbędne stają się koloidy ochronne, środki przeciwzbrylające itp. Wysuszony proszek gumowy to kilka kulistych cząstek o średnicy 80–100 mm, zebranych razem. Cząsteczki te rozpuszczają się w wodzie i tworzą stabilną dyspersję, nieco większą niż cząstki pierwotnej emulsji. Po odwodnieniu i wysuszeniu dyspersja ta utworzy film. Film ten jest tak samo nieodwracalny, jak tworzenie się filmu emulsyjnego i nie ulega redyspersji w kontakcie z wodą. Dyspersje.
Redyspergowalny proszek gumowy można podzielić na: kopolimer styrenu i butadienu, kopolimer etylenu i kwasu węglowego trzeciorzędowego, kopolimer etylenu i octanu kwasu octowego itp. Na ich bazie szczepione są silikony, lauryniany winylu itp. w celu poprawy wydajności. Różne metody modyfikacji sprawiają, że redyspergowalny proszek gumowy charakteryzuje się różnymi właściwościami, takimi jak wodoodporność, odporność na alkalia, odporność na warunki atmosferyczne i elastyczność. Zawiera laurynian winylu i silikon, co zapewnia dobrą hydrofobowość proszku gumowego. Silnie rozgałęziony węglan winylu trzeciorzędowego o niskiej wartości temperatury zeszklenia (Tg) i dobrej elastyczności.
Zastosowanie tych rodzajów proszków gumowych do zaprawy murarskiej opóźnia wiązanie cementu, ale efekt ten jest mniejszy niż w przypadku bezpośredniego zastosowania podobnych emulsji. Dla porównania, styren-butadien wykazuje największe działanie opóźniające, a octan etylenowo-winylowy najmniejsze. Zbyt mała dawka może nie przynieść zauważalnego efektu poprawy właściwości zaprawy.
Włókna polipropylenowe
Włókno polipropylenowe jest wytwarzane z polipropylenu jako surowca i odpowiedniej ilości modyfikatora. Średnica włókna wynosi zazwyczaj około 40 mikronów, wytrzymałość na rozciąganie wynosi 300–400 MPa, moduł sprężystości ≥3500 MPa, a wydłużenie przy zerwaniu wynosi 15–18%. Charakterystyka techniczna:
(1) Włókna polipropylenowe są równomiernie rozłożone w zaprawie w trójwymiarowych, losowych kierunkach, tworząc siatkowy system wzmacniający. Dodanie 1 kg włókna polipropylenowego do każdej tony zaprawy pozwala uzyskać ponad 30 milionów włókien monofilamentowych.
(2) Dodanie włókien polipropylenowych do zaprawy może skutecznie zmniejszyć pęknięcia skurczowe zaprawy w stanie plastycznym, niezależnie od tego, czy pęknięcia te są widoczne, czy nie. Może to również znacznie zmniejszyć wyciekanie wody z powierzchni i osiadanie agregatów świeżej zaprawy.
(3) W przypadku utwardzanej zaprawy włókno polipropylenowe może znacząco zmniejszyć liczbę pęknięć odkształcających. Oznacza to, że gdy utwardzana zaprawa wytwarza naprężenia w wyniku odkształcenia, może ona stawiać opór i przenosić naprężenia. Gdy utwardzana zaprawa pęka, może pasywować koncentrację naprężeń na końcu pęknięcia i ograniczać jego rozszerzanie się.
(4) Efektywna dyspersja włókien polipropylenowych w produkcji zapraw stanie się trudnym problemem. Sprzęt do mieszania, rodzaj i dozowanie włókien, proporcje zaprawy i parametry procesu staną się istotnymi czynnikami wpływającymi na dyspersję.
środek napowietrzający
Środek napowietrzający to rodzaj środka powierzchniowo czynnego, który może tworzyć stabilne pęcherzyki powietrza w świeżym betonie lub zaprawie metodami fizycznymi. Należą do nich głównie: kalafonia i jej polimery termiczne, niejonowe środki powierzchniowo czynne, alkilobenzenosulfoniany, lignosulfoniany, kwasy karboksylowe i ich sole itp.
Do przygotowania zapraw tynkarskich i murarskich często stosuje się środki napowietrzające. Dodatek środka napowietrzającego może powodować pewne zmiany w parametrach użytkowych zaprawy.
(1) Dzięki wprowadzeniu pęcherzyków powietrza można zwiększyć łatwość i konstrukcję świeżo wymieszanej zaprawy oraz zmniejszyć wyciekanie.
(2) Samo użycie środka napowietrzającego zmniejszy wytrzymałość i elastyczność formy w zaprawie. Jeśli środek napowietrzający i środek redukujący zawartość wody zostaną użyte razem, a proporcje będą odpowiednie, wytrzymałość nie ulegnie zmniejszeniu.
(3) Może znacząco poprawić mrozoodporność stwardniałej zaprawy, poprawić jej nieprzepuszczalność i poprawić odporność stwardniałej zaprawy na erozję.
(4) Środek napowietrzający zwiększa zawartość powietrza w zaprawie, co powoduje zwiększenie skurczu zaprawy, a wartość skurczu można odpowiednio zmniejszyć, dodając środek redukujący ilość wody.
Ponieważ ilość dodawanego środka napowietrzającego jest bardzo niewielka, stanowiąc zazwyczaj zaledwie kilka dziesiątych tysięcznych całkowitej ilości materiałów cementowych, należy zadbać o jego dokładne dozowanie i mieszanie podczas produkcji zaprawy; czynniki takie jak metoda i czas mieszania mają istotny wpływ na ilość napowietrzanego materiału. Dlatego w obecnych krajowych warunkach produkcyjnych i budowlanych dodawanie środków napowietrzających do zaprawy wymaga wielu prac eksperymentalnych.
środek zwiększający wczesną siłę
Do poprawy wczesnej wytrzymałości betonu i zaprawy powszechnie stosuje się środki zwiększające wczesną wytrzymałość na bazie siarczanów, głównie siarczan sodu, tiosiarczan sodu, siarczan glinu i siarczan glinu potasu.
Ogólnie rzecz biorąc, bezwodny siarczan sodu jest powszechnie stosowany. Jego dawka jest niska, a efekt wczesnej wytrzymałości dobry. Jeśli jednak dawka jest zbyt duża, spowoduje to rozszerzanie się i pękanie na późniejszym etapie. Jednocześnie nastąpi powrót alkaliów, co wpłynie na wygląd i efekt warstwy dekoracyjnej powierzchni.
Mrówczan wapnia jest również dobrym środkiem przeciwzamarzaniowym. Charakteryzuje się dobrym efektem wczesnej wytrzymałości, mniejszą liczbą skutków ubocznych, dobrą kompatybilnością z innymi domieszkami i wieloma właściwościami przewyższa siarczanowe środki zwiększające wczesną wytrzymałość, ale jest droższy.
płyn przeciw zamarzaniu
Jeśli zaprawa jest stosowana w ujemnych temperaturach, bez zastosowania środków przeciw zamarzaniu, wystąpią uszkodzenia mrozowe, a wytrzymałość stwardniałego materiału ulegnie zniszczeniu. Środki przeciw zamarzaniu zapobiegają uszkodzeniom mrozowym na dwa sposoby: zapobiegają zamarzaniu i poprawiają wczesną wytrzymałość zaprawy.
Spośród powszechnie stosowanych środków przeciwzamarzaniowych, azotyn wapnia i azotyn sodu wykazują najlepsze właściwości przeciwzamarzaniowe. Ponieważ azotyn wapnia nie zawiera jonów potasu i sodu, może ograniczać występowanie kruszywa alkalicznego w betonie, ale jego urabialność w zaprawie jest nieco gorsza, podczas gdy azotyn sodu ma lepszą urabialność. Środek przeciwzamarzaniowy stosuje się w połączeniu ze środkiem zwiększającym wytrzymałość wczesną i reduktorem wody, aby uzyskać zadowalające rezultaty. W przypadku stosowania suchej zaprawy z dodatkiem środka przeciwzamarzaniowego w bardzo niskich temperaturach ujemnych, należy odpowiednio zwiększyć temperaturę mieszanki, na przykład mieszając ją z ciepłą wodą.
Jeśli ilość środka zapobiegającego zamarzaniu będzie zbyt duża, zmniejszy to wytrzymałość zaprawy na późniejszym etapie, a na powierzchni stwardniałej zaprawy pojawią się problemy, takie jak powrót alkaliów, co wpłynie na wygląd i efekt warstwy dekoracyjnej powierzchni.
Czas publikacji: 16-01-2023