Эфиры целлюлозы в плиточном клее

1 Введение

В настоящее время цементный плиточный клей является наиболее распространенным специальным сухим раствором, состоящим из цемента в качестве основного вяжущего материала и дополненным гранулированным заполнителем, водоудерживающими добавками, ранозатвердевающими агентами, латексным порошком и другими органическими или неорганическими добавками. Как правило, его достаточно разбавить водой перед использованием. По сравнению с обычным цементным раствором, он значительно улучшает прочность сцепления между облицовочным материалом и основанием, обладает хорошей противоскользящей способностью и отличной водостойкостью. В основном используется для склеивания декоративных материалов, таких как внутренняя и наружная облицовочная плитка, напольная плитка и т. д. Широко применяется для внутренней и наружной отделки стен, полов, ванных комнат, кухонь и других помещений. В настоящее время это наиболее широко используемый материал для склеивания плитки.

Обычно при оценке качества плиточного клея мы обращаем внимание не только на его эксплуатационные характеристики и противоскользящие свойства, но и на механическую прочность и время схватывания. Эфир целлюлозы в плиточном клее влияет не только на реологические свойства керамогранитного клея, такие как плавность нанесения, сцепление шпателя и т. д., но и оказывает сильное влияние на механические свойства плиточного клея.

2. Влияние на время схватывания плиточного клея.

Когда в мокром растворе сосуществуют резиновая крошка и эфир целлюлозы, некоторые модели показывают, что резиновая крошка обладает большей кинетической энергией для связывания с продуктами гидратации цемента, а эфир целлюлозы в большем количестве присутствует в межзерновой жидкости, что сильнее влияет на вязкость раствора и время схватывания. Поверхностное натяжение эфира целлюлозы выше, чем у резиновой крошки, и большее обогащение эфира целлюлозы на границе раздела растворов будет способствовать образованию водородных связей между поверхностью основания и эфиром целлюлозы.

В мокром растворе вода испаряется, а эфир целлюлозы концентрируется на поверхности, образуя пленку в течение 5 минут. Это снижает последующую скорость испарения, поскольку из более толстого слоя раствора удаляется больше воды, часть ее мигрирует в более тонкий слой, а образовавшаяся вначале пленка частично растворяется, и миграция воды приводит к дальнейшему обогащению поверхности раствора эфиром целлюлозы.

Таким образом, пленкообразование эфира целлюлозы на поверхности раствора оказывает большое влияние на его свойства. 1) Образовавшаяся пленка слишком тонкая и будет растворяться дважды, что не позволит ограничить испарение воды и снизит прочность. 2) Образовавшаяся пленка слишком толстая, концентрация эфира целлюлозы в межзерновой жидкости раствора высока, а вязкость высока, поэтому при укладке плитки поверхностная пленка плохо разрушается. Видно, что пленкообразующие свойства эфира целлюлозы оказывают большее влияние на время схватывания. Тип эфира целлюлозы (HPMC, HEMC, MC и др.) и степень этерификации (степень замещения) напрямую влияют на пленкообразующие свойства эфира целлюлозы, а также на твердость и прочность пленки.

3. Влияние на прочность при вытяжке

Помимо придания раствору вышеупомянутых полезных свойств, эфир целлюлозы также замедляет кинетику гидратации цемента. Этот замедляющий эффект в основном обусловлен адсорбцией молекул эфира целлюлозы на различных минеральных фазах в гидратируемой цементной системе, но, как правило, считается, что молекулы эфира целлюлозы в основном адсорбируются на воде, например, на CSH и гидроксиде кальция. На химических продуктах он редко адсорбируется на исходной минеральной фазе клинкера. Кроме того, эфир целлюлозы снижает подвижность ионов (Ca2+, SO42-, …) в поровом растворе из-за повышения вязкости порового раствора, тем самым еще больше замедляя процесс гидратации.

Вязкость — ещё один важный параметр, отражающий химические характеристики эфира целлюлозы. Как упоминалось выше, вязкость в основном влияет на водоудерживающую способность, а также оказывает существенное влияние на удобоукладываемость свежего раствора. Однако экспериментальные исследования показали, что вязкость эфира целлюлозы практически не влияет на кинетику гидратации цемента. Молекулярная масса оказывает незначительное влияние на гидратацию, и максимальная разница между различными молекулярными массами составляет всего 10 мин. Поэтому молекулярная масса не является ключевым параметром для контроля гидратации цемента.

Замедление реакции эфира целлюлозы зависит от его химической структуры, и в целом можно заключить, что для MHEC чем выше степень метилирования, тем меньше замедляющий эффект эфира целлюлозы. Кроме того, замедляющий эффект гидрофильного замещения (например, замещения в HEC) сильнее, чем гидрофобного замещения (например, замещения в MH, MHEC, MHPC). Замедляющий эффект эфира целлюлозы в основном зависит от двух параметров: типа и количества замещающих групп.

Наши систематические эксперименты также показали, что содержание заместителей играет важную роль в механической прочности плиточных клеев. Мы оценили характеристики HPMC с различной степенью замещения в плиточных клеях и исследовали влияние эфиров целлюлозы, содержащих различные группы, при различных условиях отверждения на механические свойства плиточных клеев.

В ходе исследования мы рассматриваем HPMC, представляющий собой сложный эфир, поэтому нам необходимо объединить два аспекта. Для HPMC необходима определенная степень поглощения, обеспечивающая его водорастворимость и светопропускание. Известно, что содержание заместителей определяет температуру гелеобразования HPMC, которая, в свою очередь, определяет условия его применения. Таким образом, обычно применяемое содержание групп в HPMC также находится в определенном диапазоне. В этом диапазоне вопрос о том, как сочетать метоксильные и гидроксипропоксильные группы для достижения наилучшего эффекта, является предметом нашего исследования. На рисунке 2 показано, что в определенном диапазоне увеличение содержания метоксильных групп приводит к снижению прочности на вырыв, в то время как увеличение содержания гидроксипропоксильных групп приводит к увеличению прочности на вырыв. Аналогичный эффект наблюдается и в отношении времени работы.

Тенденция изменения механической прочности в условиях открытого времени соответствует тенденции изменения прочности в условиях нормальной температуры. HPMC с высоким содержанием метоксильной группы (DS) и низким содержанием гидроксипропоксильной группы (MS) обладает хорошей прочностью пленки, но, наоборот, влияет на смачиваемость материала во влажном растворе.