W gotowych zaprawach ilość dodanego eteru celulozy jest bardzo niska, ale może on znacząco poprawić właściwości zaprawy mokrej i jest głównym dodatkiem wpływającym na jej właściwości konstrukcyjne. Rozsądny dobór eterów celulozy o różnych odmianach, lepkościach, wielkości cząstek, stopniu lepkości i dodanych ilościach będzie miał pozytywny wpływ na poprawę właściwości zaprawy w postaci suchego proszku. Obecnie wiele zapraw murarskich i tynkarskich charakteryzuje się niską retencją wody, a zawiesina wodna oddziela się po kilku minutach odstania.
Zatrzymywanie wody jest ważną funkcją metylueter celulozy, a także jest to parametr, na który zwraca uwagę wielu krajowych producentów zapraw suchych, zwłaszcza w regionach południowych o wysokich temperaturach. Czynniki wpływające na zdolność zatrzymywania wody w zaprawie suchej obejmują ilość dodanego MC, jego lepkość, stopień rozdrobnienia cząstek oraz temperaturę otoczenia.
Eter celulozowy to syntetyczny polimer wytwarzany z naturalnej celulozy poprzez modyfikację chemiczną. Eter celulozowy jest pochodną naturalnej celulozy. Produkcja eteru celulozowego różni się od produkcji polimerów syntetycznych. Jego podstawowym składnikiem jest celuloza, naturalny związek polimerowy. Ze względu na specyficzną strukturę naturalnej celulozy, sama celuloza nie reaguje z czynnikami eteryfikującymi. Jednak po obróbce czynnikiem spulchniającym silne wiązania wodorowe między łańcuchami cząsteczkowymi i łańcuchami ulegają zniszczeniu, a aktywne uwalnianie grupy hydroksylowej przekształca się w reaktywną alkalicelulozę. Uzyskaj eter celulozowy.
Właściwości eterów celulozy zależą od rodzaju, liczby i rozmieszczenia podstawników. Klasyfikacja eterów celulozy opiera się również na rodzaju podstawników, stopniu eteryfikacji, rozpuszczalności i powiązanych właściwościach użytkowych. W zależności od rodzaju podstawników w łańcuchu cząsteczkowym, etery celulozy można podzielić na monoetery i etery mieszane. Zazwyczaj stosujemy monoeter, a HPMC to etery mieszane. Eter metylocelulozy (MC) jest produktem zastąpienia grupy hydroksylowej w jednostce glukozy naturalnej celulozy grupą metoksylową. Część grupy hydroksylowej w jednostce jest zastąpiona grupą metoksylową, a pozostała część grupą hydroksypropylową. Eter etylometylocelulozy (HEMC) to główne odmiany szeroko stosowane i sprzedawane na rynku.
Pod względem rozpuszczalności można je podzielić na jonowe i niejonowe. Rozpuszczalne w wodzie niejonowe etery celulozy składają się głównie z dwóch serii eterów alkilowych i hydroksyalkilowych. Jonowe CMC są stosowane głównie w detergentach syntetycznych, drukowaniu i barwieniu tekstyliów, przemyśle spożywczym i wydobyciu ropy naftowej. Niejonowe MC, HPMC, HEMC itp. są stosowane głównie w materiałach budowlanych, powłokach lateksowych, lekach, chemikaliach codziennego użytku itp. Stosowane są jako zagęszczacz, środek zatrzymujący wodę, stabilizator, dyspergator i środek błonotwórczy.
Retencja wody przez eter celulozy: W produkcji materiałów budowlanych, zwłaszcza suchych zapraw proszkowych, eter celulozy odgrywa niezastąpioną rolę, zwłaszcza w produkcji zapraw specjalnych (modyfikowanych), jest niezbędnym i ważnym składnikiem. Istotna rola rozpuszczalnego w wodzie eteru celulozy w zaprawie ma trzy aspekty: po pierwsze, doskonałą zdolność retencji wody, po drugie, wpływ na konsystencję i tiksotropię zaprawy, a po trzecie, interakcję z cementem. Efekt retencji wody przez eter celulozy zależy od absorpcji wody przez warstwę bazową, składu zaprawy, grubości warstwy zaprawy, zapotrzebowania zaprawy na wodę oraz czasu wiązania materiału wiążącego. Retencja wody przez sam eter celulozy wynika z rozpuszczalności i odwodnienia samego eteru celulozy. Jak wszyscy wiemy, chociaż łańcuch cząsteczkowy celulozy zawiera dużą liczbę wysoce uwodnionych grup OH, nie rozpuszcza się on w wodzie, ponieważ struktura celulozy charakteryzuje się wysokim stopniem krystaliczności. Sama zdolność hydratacyjna grup hydroksylowych nie wystarcza do pokrycia silnych wiązań wodorowych i sił van der Waalsa między cząsteczkami. Dlatego polimer jedynie pęcznieje, ale nie rozpuszcza się w wodzie. Wprowadzenie podstawnika do łańcucha cząsteczkowego powoduje nie tylko zniszczenie łańcucha wodorowego, ale również zniszczenie wiązania wodorowego między łańcuchami z powodu klinowania podstawnika między sąsiednimi łańcuchami. Im większy podstawnik, tym większa odległość między cząsteczkami. Im większy jest efekt niszczenia wiązań wodorowych, tym eter celulozy staje się rozpuszczalny w wodzie po rozszerzeniu sieci celulozowej i wniknięciu roztworu, tworząc roztwór o wysokiej lepkości. Wraz ze wzrostem temperatury hydratacja polimeru słabnie, a woda między łańcuchami jest wypierana. Gdy efekt dehydratacji jest wystarczający, cząsteczki zaczynają agregować, tworząc trójwymiarową strukturę sieciową, która ulega żelowaniu i rozkładaniu.
Czynniki wpływające na retencję wody w zaprawie obejmują lepkość eteru celulozowego, jego dodaną ilość, grubość cząstek i temperaturę stosowania.
Im wyższa lepkość eteru celulozy, tym lepsza retencja wody. Lepkość jest ważnym parametrem wydajności MC. Obecnie różni producenci MC stosują różne metody i instrumenty do pomiaru lepkości MC. Głównymi metodami są Haake Rotovisko, Hoppler, Ubbelohde i Brookfield. Dla tego samego produktu wyniki pomiaru lepkości mierzone różnymi metodami są bardzo różne, a niektóre nawet dwukrotnie odbiegają od siebie. Dlatego porównując lepkość, należy przeprowadzać pomiary przy użyciu tych samych metod, w tym temperatury, wirnika itp.
Ogólnie rzecz biorąc, im wyższa lepkość, tym lepszy efekt retencji wody. Jednak im wyższa lepkość i wyższa masa cząsteczkowa MC, tym odpowiadający temu spadek jego rozpuszczalności będzie miał negatywny wpływ na wytrzymałość i właściwości konstrukcyjne zaprawy. Im wyższa lepkość, tym bardziej widoczny jest efekt zagęszczania zaprawy, ale nie jest on wprost proporcjonalny. Im wyższa lepkość, tym bardziej lepka będzie mokra zaprawa, co oznacza, że podczas budowy objawia się to przywieraniem do skrobaka i wysoką przyczepnością do podłoża. Jednak zwiększenie wytrzymałości strukturalnej samej mokrej zaprawy nie jest pomocne. Podczas budowy działanie przeciwspływowe nie jest oczywiste. Wręcz przeciwnie, niektóre etery metylocelulozy o średniej i niskiej lepkości, ale modyfikowane metylocelulozy mają doskonałe właściwości poprawiające wytrzymałość strukturalną mokrej zaprawy.
Im większa ilość eteru celulozowego dodana do zaprawy, tym lepsze właściwości retencji wody, a im wyższa lepkość, tym lepsze właściwości retencji wody.
W przypadku wielkości cząstek, im drobniejsza cząstka, tym lepsza retencja wody. Po zetknięciu się dużych cząstek eteru celulozy z wodą, powierzchnia natychmiast rozpuszcza się i tworzy żel, który otacza materiał, zapobiegając dalszej infiltracji cząsteczek wody. Czasami nie można go równomiernie rozproszyć i rozpuścić nawet po długotrwałym mieszaniu, tworząc mętny, kłaczkowaty roztwór lub aglomerację. Ma to duży wpływ na retencję wody eteru celulozy, a rozpuszczalność jest jednym z czynników przy wyborze eteru celulozy. Drobność jest również ważnym wskaźnikiem wydajności eteru metylocelulozy. MC używane do suchej zaprawy proszkowej musi być proszkiem o niskiej zawartości wody, a drobnoziarnistość wymaga również, aby 20%~60% wielkości cząstek było mniejsze niż 63um. Drobność wpływa na rozpuszczalność eteru metylocelulozy. Gruboziarnisty MC jest zazwyczaj granulowany i łatwo rozpuszcza się w wodzie bez tworzenia aglomeratów, ale szybkość rozpuszczania jest bardzo powolna, dlatego nie nadaje się do stosowania w zaprawach proszkowych. W zaprawach proszkowych MC jest rozproszony pomiędzy materiałami wiążącymi, takimi jak kruszywo, drobny wypełniacz i cement, i tylko wystarczająco drobny proszek może zapobiec aglomeracji eteru metylocelulozy podczas mieszania z wodą. Gdy MC jest dodawany do wody w celu rozpuszczenia aglomeratów, bardzo trudno jest go rozproszyć i rozpuścić. Gruboziarnisty MC jest nie tylko marnotrawny, ale także zmniejsza lokalną wytrzymałość zaprawy. Gdy taka sucha zaprawa proszkowa jest nakładana na dużym obszarze, szybkość utwardzania miejscowo suchej zaprawy proszkowej zostanie znacznie zmniejszona, a z powodu różnych czasów utwardzania pojawią się pęknięcia. W przypadku zaprawy natryskowej o konstrukcji mechanicznej wymagania dotyczące rozdrobnienia są wyższe ze względu na krótszy czas mieszania.
Stopień rozdrobnienia MC ma również pewien wpływ na retencję wody. Ogólnie rzecz biorąc, w przypadku eterów metylocelulozy o tej samej lepkości, ale różnej gęstości, przy tej samej ilości dodanego materiału, im drobniejszy, tym lepszy efekt retencji wody.
Retencja wody MC jest również związana z zastosowaną temperaturą, a retencja wody eteru metylocelulozy zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury. Jednak w rzeczywistych zastosowaniach materiałowych, sucha zaprawa proszkowa jest często stosowana na gorące podłoża w wysokich temperaturach (powyżej 40 stopni) w wielu środowiskach, takich jak zewnętrzne tynkowanie szpachlówką na ścianach w słońcu latem, co często przyspiesza utwardzanie cementu i twardnienie suchej zaprawy proszkowej. Spadek wskaźnika retencji wody prowadzi do oczywistego odczucia, że zarówno urabialność, jak i odporność na pękanie są zagrożone, a szczególnie ważne jest zmniejszenie wpływu czynników temperaturowych w tych warunkach. Chociaż dodatki eteru metylohydroksyetylocelulozy są obecnie uważane za czołowe w rozwoju technologicznym, ich zależność od temperatury nadal będzie prowadzić do osłabienia właściwości suchej zaprawy proszkowej. Chociaż ilość metylohydroksyetylocelulozy jest zwiększona (formuła letnia), urabialność i odporność na pękanie nadal nie mogą sprostać potrzebom użytkowania. Dzięki specjalnemu sposobowi obróbki MC, takiemu jak zwiększenie stopnia eteryfikacji itp., efekt retencji wody można utrzymać przy wyższej temperaturze, co przekłada się na lepszą wydajność w trudnych warunkach.
Ponadto zagęszczanie i tiksotropia eteru celulozy: druga funkcja eteru celulozy – zagęszczanie zależy od: stopnia polimeryzacji eteru celulozy, stężenia roztworu, szybkości ścinania, temperatury i innych warunków. Właściwości żelujące roztworu są unikalne dla alkilocelulozy i jej modyfikowanych pochodnych. Właściwości żelujące są związane ze stopniem podstawienia, stężeniem roztworu i dodatkami. W przypadku modyfikowanych pochodnych hydroksyalkilowych właściwości żelujące są również związane ze stopniem modyfikacji hydroksyalkilu. W przypadku MC i HPMC o niskiej lepkości można przygotować roztwór 10%-15%, MC i HPMC o średniej lepkości można przygotować roztwór 5%-10%, podczas gdy MC iHPMCMożna przygotować tylko 2%-3% roztwór, a zazwyczaj klasyfikacja lepkości eteru celulozy jest również stopniowana według 1%-2% roztworu. Eter celulozy o dużej masie cząsteczkowej ma wysoką wydajność zagęszczania. W roztworze o tym samym stężeniu polimery o różnych masach cząsteczkowych mają różne lepkości. Wysoki stopień. Docelową lepkość można osiągnąć jedynie poprzez dodanie dużej ilości eteru celulozy o małej masie cząsteczkowej. Jego lepkość w niewielkim stopniu zależy od szybkości ścinania, a wysoka lepkość osiąga lepkość docelową, a wymagana ilość dodatku jest niewielka, a lepkość zależy od wydajności zagęszczania. Dlatego, aby uzyskać określoną konsystencję, należy zagwarantować określoną ilość eteru celulozy (stężenie roztworu) i lepkość roztworu. Temperatura żelowania roztworu również spada liniowo wraz ze wzrostem stężenia roztworu i żeluje w temperaturze pokojowej po osiągnięciu określonego stężenia. Stężenie żelujące HPMC jest stosunkowo wysokie w temperaturze pokojowej.
Konsystencję można również regulować poprzez dobór wielkości cząstek i wybór eterów celulozy o różnym stopniu modyfikacji. Tak zwana modyfikacja polega na wprowadzeniu pewnego stopnia podstawienia grup hydroksyalkilowych w strukturze szkieletu MC. Zmieniając względne wartości podstawienia dwóch podstawników, czyli często nazywane wartościami DS i ms grup metoksylowych i hydroksyalkilowych, można uzyskać różne wymagania dotyczące wydajności eterów celulozy.
Związek między konsystencją a modyfikacją: dodanie eteru celulozy wpływa na zużycie wody w zaprawie, zmieniając stosunek wody do spoiwa, czyli wody i cementu, co powoduje efekt zagęszczania, im wyższa dawka, tym większe zużycie wody.
Etery celulozy stosowane w sproszkowanych materiałach budowlanych muszą szybko rozpuszczać się w zimnej wodzie i zapewniać odpowiednią konsystencję. Przy określonej szybkości ścinania materiał nadal staje się flokulantem i blokiem koloidalnym, co oznacza produkt niskiej jakości lub niskiej jakości.
Istnieje również wyraźna liniowa zależność między konsystencją zaczynu cementowego a dawką eteru celulozy. Eter celulozy może znacznie zwiększyć lepkość zaprawy. Im większa dawka, tym wyraźniejszy efekt. Wodny roztwór eteru celulozy o wysokiej lepkości charakteryzuje się wysoką tiksotropią, co jest również jego główną cechą. Wodne roztwory polimerów MC zazwyczaj charakteryzują się pseudoplastycznością i nietiksotropowością poniżej temperatury żelowania, ale newtonowskimi właściwościami płynięcia przy niskich szybkościach ścinania. Pseudoplastyczność rośnie wraz z masą cząsteczkową lub stężeniem eteru celulozy, niezależnie od rodzaju podstawnika i stopnia podstawienia. Dlatego etery celulozy o tym samym stopniu lepkości, niezależnie od MC, HPMC, HEMC, zawsze będą wykazywać te same właściwości reologiczne, o ile stężenie i temperatura są stałe. Wraz ze wzrostem temperatury tworzą się żele strukturalne i występują przepływy o wysokiej tiksotropii. Etery celulozy o wysokim stężeniu i niskiej lepkości wykazują tiksotropię nawet poniżej temperatury żelowania. Ta właściwość jest niezwykle korzystna dla regulacji poziomu i ugięcia w zaprawie budowlanej. Należy tutaj wyjaśnić, że im wyższa lepkość eteru celulozy, tym lepsza retencja wody, ale im wyższa lepkość, tym wyższa względna masa cząsteczkowa eteru celulozy i odpowiadający jej spadek jego rozpuszczalności, co negatywnie wpływa na stężenie zaprawy i jej właściwości konstrukcyjne. Im wyższa lepkość, tym bardziej widoczny jest efekt zagęszczania zaprawy, ale nie jest on całkowicie proporcjonalny. Zmodyfikowany eter celulozy ma średnią i niską lepkość, ale lepiej sprawdza się w poprawie wytrzymałości strukturalnej mokrej zaprawy. Wraz ze wzrostem lepkości poprawia się retencja wody eteru celulozy.
Opóźnianie hydratacji cementu przez eter celulozy: Trzecią funkcją eteru celulozy jest opóźnienie procesu hydratacji cementu. Eter celulozy nadaje zaprawie szereg korzystnych właściwości, a także obniża wczesne ciepło hydratacji cementu i opóźnia jego dynamiczny proces. Jest to niekorzystne w przypadku stosowania zaprawy w regionach o niskich temperaturach. Ten efekt opóźnienia jest spowodowany adsorpcją cząsteczek eteru celulozy na produktach hydratacji, takich jak CSH i Ca(OH)2. Ze względu na wzrost lepkości roztworu porowego, eter celulozy zmniejsza ruchliwość jonów w roztworze, opóźniając tym samym proces hydratacji. Im wyższe stężenie eteru celulozy w mineralnym materiale żelowym, tym wyraźniejszy jest efekt opóźnienia hydratacji. Eter celulozy nie tylko opóźnia wiązanie, ale także proces twardnienia zaprawy cementowej. Opóźniający wpływ eteru celulozy zależy nie tylko od jego stężenia w mineralnym materiale żelowym, ale również od struktury chemicznej. Im wyższy stopień metylacji HEMC, tym silniejszy efekt opóźniający hydratacji eteru celulozy. Im wyższy stosunek podstawienia hydrofilowego do podstawienia zwiększającego ilość wody, tym silniejszy efekt opóźniający. Jednak lepkość eteru celulozy ma niewielki wpływ na kinetykę hydratacji cementu.
Wraz ze wzrostem zawartości eteru celulozy, czas wiązania zaprawy znacząco się wydłuża. Istnieje dobra nieliniowa korelacja między początkowym czasem wiązania zaprawy a zawartością eteru celulozy oraz dobra liniowa korelacja między końcowym czasem wiązania a zawartością eteru celulozy. Czas pracy zaprawy można kontrolować poprzez zmianę ilości eteru celulozy.
Podsumowując, w gotowej zaprawie murarskiej,eter celulozyOdgrywa rolę w retencji wody, zagęszczaniu, opóźnianiu hydratacji cementu i poprawie parametrów konstrukcji. Dobra zdolność retencji wody sprawia, że hydratacja cementu jest pełniejsza, może poprawić lepkość mokrej zaprawy, zwiększyć siłę wiązania zaprawy i dostosować czas. Dodatek eteru celulozy do zaprawy natryskowej może poprawić wydajność natrysku lub pompowania oraz wytrzymałość strukturalną zaprawy. Dlatego eter celulozy jest szeroko stosowany jako ważny dodatek do gotowych zapraw.
Czas publikacji: 28-04-2024