În mortarul gata preparat, cantitatea adăugată de eter de celuloză este foarte mică, dar poate îmbunătăți semnificativ performanța mortarului umed și este un aditiv principal care afectează performanța de construcție a mortarului. Selecția rezonabilă a eterilor de celuloză de diferite varietăți, vâscozități diferite, dimensiuni diferite ale particulelor, grade diferite de vâscozitate și cantități adăugate va avea un impact pozitiv asupra îmbunătățirii performanței mortarului de pulbere uscată. În prezent, multe mortare de zidărie și tencuială au performanțe slabe de retenție a apei, iar suspensia de apă se va separa după câteva minute de stagnare. Retenția de apă este o performanță importantă a eterului de metilceluloză și este, de asemenea, o performanță la care acordă atenție mulți producători autohtoni de mortar uscat, în special cei din regiunile sudice cu temperaturi ridicate. Factorii care afectează efectul de retenție a apei al mortarului uscat includ cantitatea de MC adăugată, vâscozitatea MC, finețea particulelor și temperatura mediului de utilizare.
1. Concept
Eterul de celuloză este un polimer sintetic obținut din celuloză naturală prin modificare chimică. Eterul de celuloză este un derivat al celulozei naturale. Producerea eterului de celuloză este diferită de polimerii sintetici. Celuloza, un compus polimeric natural, este materialul său de bază. Datorită particularității structurii celulozei naturale, celuloza în sine nu are capacitatea de a reacționa cu agenții de eterificare. Cu toate acestea, după tratamentul cu agent de umflare, legăturile puternice de hidrogen dintre lanțurile moleculare și lanțuri sunt distruse, iar gruparea hidroxil eliberată activ transformă celuloza alcalină reactivă. Obțineți eter de celuloză.
Proprietățile eterilor de celuloză depind de tipul, numărul și distribuția substituenților. Clasificarea eterilor de celuloză se bazează, de asemenea, pe tipul de substituenți, gradul de eterificare, solubilitate și proprietățile de aplicare aferente. În funcție de tipul de substituenți din lanțul molecular, aceștia pot fi împărțiți în monoeter și eter mixt. MC-ul pe care îl folosim de obicei este monoeterul, iar HPMC-ul este eterul mixt. Metilceluloza eter MC este produsul după ce gruparea hidroxil de pe unitatea de glucoză a celulozei naturale este substituită cu metoxi. Este un produs obținut prin substituirea unei părți a grupării hidroxil de pe unitate cu o grupare metoxi și a unei alte părți cu o grupare hidroxipropil. Formula structurală este [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x. Hidroxietil metilceluloză eter HEMC, acestea sunt principalele varietăți utilizate și vândute pe piață.
În ceea ce privește solubilitatea, poate fi împărțit în ionic și neionic. Eterii de celuloză neionici solubili în apă sunt compuși în principal din două serii: eteri alchilici și eteri hidroxialchilici. CMC ionică este utilizată în principal în detergenți sintetici, imprimare și vopsire textile, în industria alimentară și a prospectării petrolului. MC neionic, HPMC, HEMC etc. sunt utilizate în principal în materiale de construcții, acoperiri cu latex, medicamente, substanțe chimice de uz zilnic etc. Se utilizează ca agent de îngroșare, agent de reținere a apei, stabilizator, dispersant și agent de formare a peliculei.
În al doilea rând, retenția de apă a eterului de celuloză
Retenția apei în eterul de celuloză: În producția de materiale de construcție, în special mortar sub formă de pulbere uscată, eterul de celuloză joacă un rol de neînlocuit, mai ales în producția de mortar special (mortar modificat), fiind o componentă indispensabilă și importantă.
Rolul important al eterului de celuloză solubil în apă în mortar are în principal trei aspecte: unul este capacitatea excelentă de retenție a apei, celălalt este influența asupra consistenței și tixotropiei mortarului, iar al treilea este interacțiunea cu cimentul. Efectul de retenție a apei de către eterul de celuloză depinde de absorbția de apă a stratului de bază, compoziția mortarului, grosimea stratului de mortar, necesarul de apă al mortarului și timpul de întărire al materialului de întărire. Retenția de apă a eterului de celuloză în sine provine din solubilitatea și deshidratarea eterului de celuloză în sine. După cum știm cu toții, deși lanțul molecular al celulozei conține un număr mare de grupări OH foarte hidratabile, acesta nu este solubil în apă, deoarece structura celulozei are un grad ridicat de cristalinitate.
Capacitatea de hidratare a grupărilor hidroxil nu este suficientă pentru a acoperi legăturile puternice de hidrogen și forțele van der Waals dintre molecule. Prin urmare, acestea doar se umflă, dar nu se dizolvă în apă. Când un substituent este introdus în lanțul molecular, nu numai că substituentul distruge lanțul de hidrogen, dar și legătura de hidrogen intercatenară este distrusă din cauza blocării substituentului între lanțurile adiacente. Cu cât substituentul este mai mare, cu atât distanța dintre molecule este mai mare. Cu cât efectul de distrugere a legăturilor de hidrogen este mai mare, eterul de celuloză devine solubil în apă după ce rețeaua de celuloză se extinde și soluția intră, formând o soluție cu vâscozitate ridicată. Când temperatura crește, hidratarea polimerului slăbește, iar apa dintre lanțuri este eliminată. Când efectul de deshidratare este suficient, moleculele încep să se agrege, formând un gel cu structură de rețea tridimensională și se pliază.
Factorii care afectează retenția de apă a mortarului includ vâscozitatea eterului de celuloză, cantitatea adăugată, finețea particulelor și temperatura de utilizare:
Cu cât vâscozitatea eterului de celuloză este mai mare, cu atât performanța de retenție a apei este mai bună. Vâscozitatea este un parametru important al performanței MC. În prezent, diferiți producători de MC utilizează metode și instrumente diferite pentru a măsura vâscozitatea MC. Principalele metode sunt Haake Rotovisko, Hoppler, Ubbelohde și Brookfield. Pentru același produs, rezultatele vâscozității măsurate prin diferite metode sunt foarte diferite, iar unele au chiar diferențe duble. Prin urmare, atunci când se compară vâscozitatea, aceasta trebuie efectuată între aceleași metode de testare, inclusiv temperatura, rotorul etc.
În general, cu cât vâscozitatea este mai mare, cu atât efectul de retenție a apei este mai bun. Cu toate acestea, cu cât vâscozitatea și greutatea moleculară a MC sunt mai mari, scăderea corespunzătoare a solubilității sale va avea un impact negativ asupra rezistenței și performanței constructive a mortarului. Cu cât vâscozitatea este mai mare, cu atât efectul de îngroșare asupra mortarului este mai evident, dar nu este direct proporțional. Cu cât vâscozitatea este mai mare, cu atât mortarul umed va fi mai vâscos, adică în timpul construcției, se manifestă prin lipirea de racletă și aderență ridicată la substrat. Dar nu este util să se crească rezistența structurală a mortarului umed în sine. În timpul construcției, performanța anti-curbare nu este evidentă. Dimpotrivă, unii eteri de metilceluloză modificați, cu vâscozitate medie și scăzută, au performanțe excelente în îmbunătățirea rezistenței structurale a mortarului umed.
Cu cât cantitatea de eter de celuloză adăugată în mortar este mai mare, cu atât performanța de retenție a apei este mai bună, iar cu cât vâscozitatea este mai mare, cu atât performanța de retenție a apei este mai bună.
În ceea ce privește dimensiunea particulelor, cu cât particula este mai fină, cu atât retenția de apă este mai bună. După ce particulele mari de eter de celuloză intră în contact cu apa, suprafața se dizolvă imediat și formează un gel care învelește materialul și împiedică infiltrarea continuă a moleculelor de apă. Uneori, materialul nu poate fi dispersat și dizolvat uniform nici după agitare îndelungată, formând o soluție floculantă tulbure sau o aglomerare. Acest lucru afectează foarte mult retenția de apă a eterului de celuloză, iar solubilitatea este unul dintre factorii de alegere a eterului de celuloză.
Finețea este, de asemenea, un indice important de performanță al eterului de metilceluloză. MC-ul utilizat pentru mortarul pulbere uscată trebuie să fie pulbere, cu un conținut scăzut de apă, iar finețea necesită, de asemenea, ca 20%~60% din dimensiunea particulelor să fie mai mică de 63 µm. Finețea afectează solubilitatea eterului de metilceluloză. MC-ul grosier este de obicei granular și se dizolvă ușor în apă fără aglomerare, dar viteza de dizolvare este foarte lentă, deci nu este potrivit pentru utilizarea în mortarul pulbere uscat. În mortarul pulbere uscată, MC-ul este dispersat printre materialele de cimentare, cum ar fi agregatele, fillerul fin și cimentul, și doar o pulbere suficient de fină poate evita aglomerarea eterului de metilceluloză atunci când este amestecat cu apă. Când MC-ul este adăugat cu apă pentru a dizolva aglomeratele, este foarte dificil de dispersat și dizolvat.
Finețea grosieră a mortarului MC nu este doar o risipă, ci reduce și rezistența locală a mortarului. Atunci când un astfel de mortar pulbere uscată este aplicat pe o suprafață mare, viteza de întărire a mortarului pulbere uscată local va fi redusă semnificativ, iar fisurile vor apărea din cauza timpilor de întărire diferiți. În cazul mortarului pulverizat cu construcție mecanică, cerința de finețe este mai mare datorită timpului de amestecare mai scurt.
Finețea MC are, de asemenea, un anumit impact asupra retenției de apă. În general, pentru eterii de metilceluloză cu aceeași vâscozitate, dar cu finețe diferită, la aceeași cantitate adăugată, cu cât este mai fin, cu atât este mai bun efectul de retenție a apei.
Retenția de apă a mortarului de metilceluloză (MC) este, de asemenea, legată de temperatura utilizată, iar retenția de apă a eterului de metilceluloză scade odată cu creșterea temperaturii. Cu toate acestea, în aplicațiile materialelor reale, mortarul pulbere uscată este adesea aplicat pe substraturi fierbinți la temperaturi ridicate (peste 40 de grade) în multe medii, cum ar fi tencuielile exterioare cu chit la soare vara, ceea ce accelerează adesea întărirea cimentului și întărirea mortarului pulbere uscată. Scăderea ratei de retenție a apei duce la senzația evidentă că atât lucrabilitatea, cât și rezistența la fisuri sunt afectate și este deosebit de important să se reducă influența factorilor de temperatură în aceste condiții.
Deși aditivii eterilor de metilhidroxietilceluloză sunt considerați în prezent în avangarda dezvoltării tehnologice, dependența lor de temperatură va duce în continuare la slăbirea performanței mortarului cu pulbere uscată. Deși cantitatea de metilhidroxietilceluloză este crescută (formula de vară), lucrabilitatea și rezistența la fisuri tot nu pot satisface nevoile de utilizare. Printr-un tratament special aplicat mortarului cu pulbere, cum ar fi creșterea gradului de eterificare etc., efectul de retenție a apei poate fi menținut la o temperatură mai ridicată, astfel încât acesta să poată oferi performanțe mai bune în condiții dure.
3. Îngroșarea și tixotropia eterului de celuloză
Îngroșarea și tixotropia eterului de celuloză: A doua funcție a eterului de celuloză - efectul de îngroșare - depinde de: gradul de polimerizare a eterului de celuloză, concentrația soluției, viteza de forfecare, temperatură și alte condiții. Proprietatea de gelificare a soluției este specifică alchilcelulozei și derivaților săi modificați. Proprietățile de gelificare sunt legate de gradul de substituție, concentrația soluției și aditivi. Pentru derivații modificați cu hidroxialchil, proprietățile gelului sunt, de asemenea, legate de gradul de modificare a hidroxialchilului. Pentru MC și HPMC cu vâscozitate scăzută, se poate prepara o soluție de 10%-15%, MC și HPMC cu vâscozitate medie se pot prepara o soluție de 5%-10%, în timp ce MC și HPMC cu vâscozitate ridicată se pot prepara doar o soluție de 2%-3%. De obicei, clasificarea vâscozității eterului de celuloză este, de asemenea, clasificată în funcție de soluție de 1%-2%.
Eterul de celuloză cu greutate moleculară mare are o eficiență de îngroșare ridicată. În aceeași soluție de concentrație, polimerii cu greutăți moleculare diferite au vâscozități diferite. Grad ridicat. Vâscozitatea țintă poate fi obținută doar prin adăugarea unei cantități mari de eter de celuloză cu greutate moleculară mică. Vâscozitatea sa depinde puțin de viteza de forfecare, iar vâscozitatea ridicată atinge vâscozitatea țintă, iar cantitatea necesară de adăugat este mică, iar vâscozitatea depinde de eficiența de îngroșare. Prin urmare, pentru a obține o anumită consistență, trebuie garantată o anumită cantitate de eter de celuloză (concentrația soluției) și vâscozitatea soluției. Temperatura de gelificare a soluției scade, de asemenea, liniar odată cu creșterea concentrației soluției și gelifică la temperatura camerei după atingerea unei anumite concentrații. Concentrația de gelificare a HPMC este relativ ridicată la temperatura camerei.
Consistența poate fi ajustată și prin alegerea dimensiunii particulelor și a eterilor de celuloză cu diferite grade de modificare. Așa-numita modificare constă în introducerea unui anumit grad de substituție a grupărilor hidroxialchil în structura scheletică a MC. Prin modificarea valorilor relative de substituție ale celor doi substituenți, adică a valorilor relative de substituție DS și ms ale grupărilor metoxi și hidroxialchil, despre care spunem adesea... Diverse cerințe de performanță ale eterului de celuloză pot fi obținute prin modificarea valorilor relative de substituție ale celor doi substituenți.
Relația dintre consistență și modificare: adăugarea de eter de celuloză afectează consumul de apă al mortarului, modificarea raportului apă-liant dintre apă și ciment are efectul de îngroșare, cu cât doza este mai mare, cu atât consumul de apă este mai mare.
Eterii de celuloză utilizați în materialele de construcție sub formă de pulbere trebuie să se dizolve rapid în apă rece și să ofere o consistență adecvată sistemului. Chiar dacă li se aplică o anumită rată de forfecare, aceștia devin totuși floculanți și coloidali, ceea ce reprezintă un produs de calitate inferioară sau slabă.
Există, de asemenea, o relație liniară bună între consistența pastei de ciment și dozajul de eter de celuloză. Eterul de celuloză poate crește considerabil vâscozitatea mortarului. Cu cât dozajul este mai mare, cu atât efectul este mai evident. Soluția apoasă de eter de celuloză cu vâscozitate ridicată are o tixotropie ridicată, care este, de asemenea, o caracteristică majoră a eterului de celuloză. Soluțiile apoase de polimeri MC au de obicei fluiditate pseudoplastică și non-tixotropică sub temperatura lor de gel, dar proprietăți de curgere newtoniene la rate de forfecare scăzute. Pseudoplasticitatea crește odată cu greutatea moleculară sau concentrația eterului de celuloză, indiferent de tipul de substituent și de gradul de substituție. Prin urmare, eterii de celuloză de același grad de vâscozitate, indiferent de MC, HPMC, HEMC, vor prezenta întotdeauna aceleași proprietăți reologice, atâta timp cât concentrația și temperatura sunt menținute constante.
Gelurile structurale se formează atunci când temperatura este ridicată și apar curgeri tixotropice ridicate. Eterii de celuloză cu concentrație mare și vâscozitate scăzută prezintă tixotropie chiar și sub temperatura gelului. Această proprietate este foarte benefică pentru reglarea nivelării și a lăsarii în construcția mortarului de construcții. Trebuie explicat aici că, cu cât vâscozitatea eterului de celuloză este mai mare, cu atât retenția de apă este mai bună, dar cu cât vâscozitatea este mai mare, cu atât greutatea moleculară relativă a eterului de celuloză este mai mare și, corespunzătoare, scade solubilitatea acestuia, ceea ce are un impact negativ asupra concentrației mortarului și a performanței de construcție. Cu cât vâscozitatea este mai mare, cu atât efectul de îngroșare asupra mortarului este mai evident, dar nu este complet proporțional. Are o vâscozitate oarecum medie și scăzută, dar eterul de celuloză modificat are performanțe mai bune în îmbunătățirea rezistenței structurale a mortarului umed. Odată cu creșterea vâscozității, retenția de apă a eterului de celuloză se îmbunătățește. 4. Întârzierea eterului de celuloză
Întârzierea eterului de celuloză: A treia funcție a eterului de celuloză este de a întârzia procesul de hidratare a cimentului. Eterul de celuloză conferă mortarului diverse proprietăți benefice, reduce căldura de hidratare timpurie a cimentului și întârzie procesul dinamic de hidratare a cimentului. Acest lucru este nefavorabil pentru utilizarea mortarului în regiunile reci. Acest efect de întârziere este cauzat de adsorbția moleculelor de eter de celuloză pe produșii de hidratare, cum ar fi CSH și ca(OH)2. Datorită creșterii vâscozității soluției poroase, eterul de celuloză reduce mobilitatea ionilor din soluție, întârziind astfel procesul de hidratare.
Data publicării: 04 februarie 2023