Гидроксильные группы нацеллюлозный эфирМолекулы и атомы кислорода в эфирных связях образуют водородные связи с молекулами воды, превращая свободную воду в связанную, тем самым играя важную роль в удержании воды; взаимная диффузия между молекулами воды и молекулярными цепями эфира целлюлозы позволяет молекулам воды проникать внутрь макромолекулярной цепи эфира целлюлозы и подвергаться сильным ограничениям, образуя тем самым свободную и запутанную воду, что улучшает удержание воды в цементном растворе; эфир целлюлозы улучшает реологические свойства, пористую структуру и осмотическое давление свежего цементного раствора, а пленкообразующие свойства эфира целлюлозы препятствуют диффузии воды.
Водоудерживающая способность эфира целлюлозы обусловлена его растворимостью и дегидратацией. Гидратационной способности одних только гидроксильных групп недостаточно для компенсации сильных водородных связей и сил Ван дер Ваальса между молекулами, поэтому он только набухает, но не растворяется в воде. При введении заместителей в молекулярную цепь происходит не только разрушение водородных связей, но и разрыв межцепочечных водородных связей из-за заклинивания заместителей между соседними цепями. Чем больше заместители, тем больше расстояние между молекулами и тем сильнее эффект разрушения водородных связей. После набухания целлюлозной решетки происходит проникновение раствора, и эфир целлюлозы становится водорастворимым, образуя высоковязкий раствор, который затем играет роль в водоудержании.
Факторы, влияющие на способность удерживать воду:
Вязкость: Чем выше вязкость эфира целлюлозы, тем лучше его влагоудерживающие свойства, но чем выше вязкость, тем выше относительная молекулярная масса эфира целлюлозы, и, соответственно, снижается его растворимость, что негативно сказывается на концентрации и эксплуатационных характеристиках строительного раствора. В целом, для одного и того же продукта результаты измерения вязкости различными методами могут сильно отличаться, поэтому при сравнении значений вязкости необходимо использовать одни и те же методы испытаний (включая температуру, ротор и т. д.).
Количество добавки: Чем больше целлюлозного эфира добавляется в раствор, тем лучше его влагоудерживающие свойства. Обычно небольшое количество целлюлозного эфира может значительно улучшить влагоудерживающую способность раствора. Когда количество достигает определенного уровня, тенденция к увеличению влагоудерживающей способности замедляется.
Тонкость помола частиц: чем мельче частицы, тем лучше влагоудержание. При контакте крупных частиц эфира целлюлозы с водой их поверхность немедленно растворяется, образуя гель, который обволакивает материал, предотвращая дальнейшее проникновение молекул воды. Иногда даже длительное перемешивание не позволяет добиться равномерного диспергирования и растворения, образуя мутный хлопьевидный раствор или агломерацию, что значительно влияет на влагоудержание эфира целлюлозы. Растворимость является одним из факторов при выборе эфира целлюлозы. Тонкость помола также является важным показателем эффективности метилцеллюлозного эфира. Тонкость помола влияет на растворимость метилцеллюлозного эфира. Более крупный метилцеллюлозный эфир обычно имеет гранулированную структуру и легко растворяется в воде без агломерации, но скорость растворения очень низкая, и он не подходит для использования в сухих строительных растворах.
Температура: С повышением температуры окружающей среды влагоудерживающая способность эфиров целлюлозы обычно снижается, однако некоторые модифицированные эфиры целлюлозы также обладают хорошей влагоудерживающей способностью в условиях высоких температур; при повышении температуры гидратация полимеров ослабевает, и вода между цепями вытесняется. Когда дегидратация становится достаточной, молекулы начинают агрегировать, образуя трехмерную сетевую структуру геля.
Молекулярная структура: Эфиры целлюлозы с меньшей степенью замещения обладают лучшими водоудерживающими свойствами.
Утолщение и тиксотропия
Загустение:
Влияние на адгезионные свойства и устойчивость к провисанию: Эфиры целлюлозы придают влажному раствору превосходную вязкость, что значительно повышает адгезионную способность влажного раствора к базовому слою и улучшает устойчивость раствора к провисанию. Широко используется в штукатурных растворах, растворах для склеивания плитки и системах наружной теплоизоляции стен.
Влияние на однородность материала: Загущающий эффект эфиров целлюлозы также может повысить антидисперсионную способность и однородность свежеприготовленных смесей, предотвратить расслоение материала, сегрегацию и просачивание воды, и может использоваться в фибробетоне, подводном бетоне и самоуплотняющемся бетоне.
Источник и влияние загущающего эффекта: Загущающий эффект эфира целлюлозы на цементные материалы обусловлен вязкостью раствора эфира целлюлозы. При одинаковых условиях, чем выше вязкость эфира целлюлозы, тем лучше вязкость модифицированных цементных материалов, но если вязкость слишком высока, это повлияет на текучесть и удобоукладываемость материала (например, прилипание к шпателю). Самовыравнивающиеся растворы и самоуплотняющийся бетон с высокими требованиями к текучести требуют очень низкой вязкости эфира целлюлозы. Кроме того, загущающий эффект эфира целлюлозы также увеличивает потребность цементных материалов в воде и повышает выход готового раствора.
Тиксотропия:
Высоковязкий водный раствор эфира целлюлозы обладает высокой тиксотропией, что также является важной характеристикой эфира целлюлозы. Водный раствор метилцеллюлозы обычно обладает псевдопластичностью и нетиксотропной текучестью ниже температуры гелеобразования, но проявляет ньютоновские свойства течения при низких скоростях сдвига. Псевдопластичность возрастает с увеличением молекулярной массы или концентрации эфира целлюлозы и не зависит от типа заместителя и степени замещения. Поэтому эфиры целлюлозы одинаковой вязкости, будь то МС, ГПМЦ или ГЭМС, всегда проявляют одинаковые реологические свойства, пока концентрация и температура остаются постоянными. При повышении температуры образуется структурный гель, и возникает высокая тиксотропная текучесть. Эфиры целлюлозы с высокой концентрацией и низкой вязкостью проявляют тиксотропию даже ниже температуры гелеобразования. Это свойство очень полезно для регулирования выравнивания и провисания строительного раствора во время строительства.
Захват воздуха
Принцип действия и влияние на рабочие характеристики: Эфир целлюлозы обладает значительным воздухововлекающим эффектом в свежих цементных материалах. Эфир целлюлозы содержит как гидрофильные группы (гидроксильные группы, эфирные группы), так и гидрофобные группы (метильные группы, глюкозные кольца). Это поверхностно-активное вещество с высокой поверхностной активностью, обладающее, следовательно, воздухововлекающим эффектом. Воздухововлекающий эффект создает эффект образования шариков, что может улучшить рабочие характеристики свежеприготовленных смесей, например, повысить пластичность и гладкость раствора во время работы, что благоприятно сказывается на его распределении; это также увеличивает выход готового раствора и снижает себестоимость его производства.
Влияние на механические свойства: эффект вовлечения воздуха увеличивает пористость затвердевшего материала и снижает его механические свойства, такие как прочность и модуль упругости.
Влияние на текучесть: В качестве поверхностно-активного вещества эфир целлюлозы также оказывает смачивающее или смазывающее действие на частицы цемента, что вместе с его воздухововлекающим эффектом повышает текучесть цементных материалов, но его загущающий эффект снижает текучесть. Влияние эфира целлюлозы на текучесть цементных материалов представляет собой сочетание пластифицирующего и загущающего эффектов. В целом, при очень низкой дозировке эфира целлюлозы он проявляется в основном как пластифицирующий или водоредуцирующий эффект; при высокой дозировке загущающий эффект эфира целлюлозы быстро возрастает, а его воздухововлекающий эффект стремится к насыщению, поэтому он проявляется как загущение или увеличение водопотребления.
Дата публикации: 23 декабря 2024 г.