1. Основная функция целлюлозного эфира
В готовых строительных смесях эфир целлюлозы является основной добавкой, которая вносится в очень небольшом количестве, но может значительно улучшить характеристики влажного раствора и повлиять на строительные свойства раствора.
2. Виды целлюлозных эфиров
Производство эфира целлюлозы осуществляется главным образом из натуральных волокон путем щелочного растворения, реакции прививки (этерификации), промывки, сушки, измельчения и других процессов.
В зависимости от основного сырья натуральные волокна можно разделить на: хлопковое волокно, кедровое волокно, буковое волокно и т. д. Степень их полимеризации варьируется, что влияет на конечную вязкость получаемой продукции. В настоящее время крупные производители целлюлозы используют в качестве основного сырья хлопковое волокно (побочный продукт нитроцеллюлозы).
Эфиры целлюлозы можно разделить на ионные и неионные. К ионному типу в основном относятся соли карбоксиметилцеллюлозы, а к неионному — метилцеллюлоза, метилгидроксиэтилцеллюлоза (пропилцеллюлоза), гидроксиэтилцеллюлоза и др.
В настоящее время в готовых строительных смесях в основном используются эфиры целлюлозы: метилцеллюлозный эфир (MC), метилгидроксиэтилцеллюлозный эфир (MHEC), метилгидроксипропилцеллюлозный эфир (MHPG), гидроксипропилметилцеллюлозный эфир (HPMC). Поскольку ионная целлюлоза (соль карбоксиметилцеллюлозы) нестабильна в присутствии ионов кальция, её редко используют в готовых смесях, в которых в качестве цементирующих материалов используются цемент, гашеная известь и т. д. В некоторых регионах Китая соль карбоксиметилцеллюлозы используется в качестве загустителя в некоторых материалах для внутренней отделки, изготовленных с использованием модифицированного крахмала в качестве основного цементирующего материала и порошка шуанфэй в качестве наполнителя. Этот продукт подвержен образованию плесени и не устойчив к воде, поэтому его постепенно выводят из употребления. Гидроксиэтилцеллюлоза также используется в некоторых готовых смесях, но занимает очень небольшую долю рынка.
3. Основные показатели эффективности целлюлозного эфира
(1) Растворимость
Целлюлоза — это полигидроксиполимерное соединение, которое не растворяется и не плавится. После этерификации целлюлоза растворима в воде, разбавленных щелочных растворах и органических растворителях и обладает термопластичностью. Растворимость в основном зависит от четырех факторов: во-первых, растворимость изменяется в зависимости от вязкости: чем ниже вязкость, тем выше растворимость; во-вторых, от характеристик групп, введенных в процессе этерификации: чем больше введенная группа, тем ниже растворимость; чем полярнее введенная группа, тем легче целлюлозный эфир растворяется в воде; в-третьих, от степени замещения и распределения этерифицированных групп в макромолекулах. Большинство целлюлозных эфиров растворяются в воде только при определенной степени замещения; в-четвертых, от степени полимеризации целлюлозного эфира: чем выше степень полимеризации, тем ниже растворимость; чем ниже степень полимеризации, тем шире диапазон степеней замещения, при которых он растворяется в воде.
(2) Удержание воды
Водоудерживающая способность — важная характеристика целлюлозного эфира, и многие отечественные производители сухих порошков, особенно в южных регионах с высокими температурами, уделяют ей особое внимание. Факторы, влияющие на водоудерживающую способность раствора, включают количество добавленного целлюлозного эфира, вязкость, тонкость помола частиц и температуру окружающей среды. Чем больше добавленного целлюлозного эфира, тем лучше водоудерживающая способность; чем выше вязкость, тем лучше водоудерживающая способность; чем мельче частицы, тем лучше водоудерживающая способность.
(3) Вязкость
Вязкость является важным параметром продуктов на основе целлюлозного эфира. В настоящее время разные производители целлюлозного эфира используют разные методы и приборы для измерения вязкости. Для одного и того же продукта результаты измерения вязкости разными методами сильно различаются, а в некоторых случаях разница может быть вдвое больше. Поэтому при сравнении показателей вязкости необходимо проводить измерения с использованием одинаковых методов, включая температуру, ротор и т.д.
В целом, чем выше вязкость, тем лучше водоудерживающий эффект. Однако, чем выше вязкость, тем выше молекулярная масса эфира целлюлозы и, соответственно, тем меньше его растворимость, что негативно сказывается на прочности и эксплуатационных характеристиках раствора. Чем выше вязкость, тем загущает раствор, но это не прямо пропорционально. Чем выше вязкость, тем более вязким будет влажный раствор. Во время строительства это проявляется в прилипании к шпателю и высокой адгезии к основанию. Но это не способствует повышению прочности самого влажного раствора. Во время строительства противоскользящие свойства не так очевидны. Напротив, некоторые модифицированные эфиры метилцеллюлозы средней и низкой вязкости демонстрируют превосходные характеристики в повышении прочности влажного раствора.
(4) Тонкость частиц:
Для производства готовых строительных смесей требуется порошок целлюлозного эфира с низким содержанием воды, а также с требуемой тонкостью помола: от 20% до 60% частиц должны иметь размер менее 63 мкм. Тонкость помола влияет на растворимость целлюлозного эфира. Крупнозернистый целлюлозный эфир обычно выпускается в виде гранул, которые легко диспергируются и растворяются в воде без агломерации, но скорость растворения очень низкая, поэтому он не подходит для использования в готовых строительных смесях (некоторые отечественные продукты являются флокулирующими, плохо диспергируются и растворяются в воде и склонны к слеживанию). В готовых строительных смесях целлюлозный эфир диспергируется между заполнителями, мелкими наполнителями и цементом и другими цементирующими материалами. Только достаточно мелкий порошок позволяет избежать агломерации целлюлозного эфира при смешивании с водой. При добавлении целлюлозного эфира в воду для растворения агломерации, его очень трудно диспергировать и растворить.
(5) Модификация эфира целлюлозы
Модификация эфира целлюлозы заключается в расширении его функциональных возможностей, и это является наиболее важной частью процесса. Свойства эфира целлюлозы можно улучшить для оптимизации его смачиваемости, диспергируемости, адгезии, загущения, эмульгирования, водоудержания и пленкообразующих свойств, а также его маслонепроницаемости.
4. Влияние температуры окружающей среды на водоудержание раствора
Водоудерживающая способность эфира целлюлозы снижается с повышением температуры. В практическом применении материалов раствор часто наносится на горячие основания при высоких температурах (выше 40 °C) в различных условиях. Снижение водоудерживающей способности заметно влияет на удобоукладываемость и трещиностойкость. Зависимость от температуры также приводит к ослаблению свойств раствора, и в этих условиях особенно важно уменьшить влияние температурных факторов. Были внесены соответствующие корректировки в рецептуры растворов, и в сезонные рецептуры были внесены важные изменения. Несмотря на увеличение дозировки (летняя рецептура), удобоукладываемость и трещиностойкость все еще не соответствуют требованиям использования, что требует специальной обработки эфира целлюлозы, например, повышения степени этерификации и т. д., чтобы достичь эффекта водоудержания при относительно высокой температуре. При высокой температуре эффект сохраняется лучше, что обеспечивает лучшие характеристики в суровых условиях.
5. Применение в готовых строительных растворах
В готовых строительных смесях эфир целлюлозы играет роль водоудерживающего, загущающего и улучшающего строительные характеристики материала. Хорошая водоудерживающая способность гарантирует, что раствор не будет осыпаться, рассыпаться и терять прочность из-за недостатка воды и неполного увлажнения. Загущающий эффект значительно повышает структурную прочность влажного раствора. Добавление эфира целлюлозы может значительно улучшить вязкость влажного раствора и обеспечивает хорошую вязкость для различных оснований, тем самым улучшая характеристики стен из влажного раствора и уменьшая количество отходов. Кроме того, роль эфира целлюлозы в различных продуктах также различна. Например, в плиточных клеях эфир целлюлозы может увеличить время схватывания и регулировать время схватывания; в растворах для механического распыления он может улучшить структурную прочность влажного раствора; в самовыравнивающихся растворах он может предотвратить оседание, расслоение и образование слоев. Поэтому, как важная добавка, эфир целлюлозы широко используется в сухих порошковых строительных растворах.
Дата публикации: 11 января 2023 г.