Гидроксипропилметилцеллюлоза

Обзор: гипромеллоза (ГПМЦ) – белый или кремовый волокнистый или гранулированный порошок. Существует множество видов целлюлозы, широко используемых в различных отраслях, но мы в основном работаем с клиентами из индустрии сухих порошковых строительных материалов. Наиболее распространенным видом целлюлозы является гипромеллоза.

Технологический процесс производства: Основные сырьевые материалы для ГПМЦ: очищенный хлопок, метилхлорид, оксид пропилена, а также другие сырьевые материалы, включая хлопьевидную щелочь, кислоту, толуол, изопропанол и др. Очищенную хлопковую целлюлозу обрабатывают щелочным раствором при температуре 35-40℃ в течение получаса, прессуют, измельчают целлюлозу и выдерживают при температуре 35℃ до достижения средней степени полимеризации полученного щелочного волокна в требуемом диапазоне. Щелочные волокна помещают в тигель для этерификации, последовательно добавляют оксид пропилена и метилхлорид и подвергают этерификации при температуре 50-80 °C в течение 5 часов при максимальном давлении около 1,8 МПа. Затем добавляют соответствующее количество соляной и щавелевой кислот в горячую воду при температуре 90 °C для промывки материала и увеличения его объема. Обезвоживают центрифугой. Стирать до нейтральной влажности, а когда содержание влаги в материале станет менее 60%, высушить его потоком горячего воздуха при температуре 130°C до уровня менее 5%. Функциональные свойства: влагоудержание, загущение, тиксотропное предотвращение провисания, воздухововлечение, замедление схватывания.

Водоудержание: Водоудержание — важнейшее свойство эфира целлюлозы! При производстве гипсовой шпаклевки, растворов и других материалов применение эфира целлюлозы имеет важное значение. Высокое водоудержание позволяет полностью взаимодействовать золе цемента и гипсу (чем полнее реакция, тем выше прочность). При одинаковых условиях, чем выше вязкость эфира целлюлозы, тем лучше водоудержание (разница в вязкости выше 100 000 сужается); чем выше дозировка, тем лучше водоудержание, обычно небольшое количество эфира целлюлозы может значительно улучшить характеристики раствора. При достижении определенного уровня содержания водоудерживающая способность замедляется; водоудерживающая способность эфира целлюлозы обычно снижается с повышением температуры окружающей среды, но некоторые высокогелевые эфиры целлюлозы также демонстрируют лучшие характеристики в условиях высоких температур. Взаимная диффузия между молекулами воды и молекулярными цепями эфира целлюлозы позволяет молекулам воды проникать внутрь макромолекулярных цепей эфира целлюлозы и получать сильную связывающую силу, образуя тем самым свободную воду, связывая воду и улучшая водоудержание цементного раствора.

Загущающие, тиксотропные и противопровисающие свойства: придают влажным растворам превосходную вязкость! Это может значительно увеличить адгезию между влажным раствором и базовым слоем, а также улучшить противопровисающие свойства раствора. Загущающий эффект эфиров целлюлозы также повышает дисперсионную стойкость и однородность свежеприготовленных смесей, предотвращая расслоение, сегрегацию и водоотделение материала. Загущающий эффект эфиров целлюлозы на цементные материалы обусловлен вязкостью растворов эфиров целлюлозы. При одинаковых условиях, чем выше вязкость эфира целлюлозы, тем лучше вязкость модифицированного цементного материала, но если вязкость слишком высока, это повлияет на текучесть и удобство работы с материалом (например, при использовании липкой кельмы и скребка). Самовыравнивающиеся растворы и самоуплотняющийся бетон, требующие высокой текучести, требуют низкой вязкости эфира целлюлозы. Кроме того, загущающий эффект эфира целлюлозы увеличивает водопотребление цементных материалов и повышает выход готового раствора. Высоковязкий водный раствор эфира целлюлозы обладает высокой тиксотропией, что также является важной характеристикой эфира целлюлозы. Водные растворы целлюлозы обычно имеют псевдопластичные, нетиксотропные свойства текучести ниже температуры гелеобразования, но ньютоновские свойства текучести при низких скоростях сдвига. Псевдопластичность возрастает с увеличением молекулярной массы или концентрации эфира целлюлозы. При повышении температуры образуются структурные гели, и возникает высокая тиксотропность текучести. Эфиры целлюлозы с высокой концентрацией и низкой вязкостью проявляют тиксотропию даже ниже температуры гелеобразования. Это свойство очень полезно при строительстве строительных растворов для регулирования их выравнивания и провисания. Следует отметить, что чем выше вязкость эфира целлюлозы, тем лучше водоудержание, но чем выше вязкость, тем выше относительная молекулярная масса эфира целлюлозы и, соответственно, тем меньше его растворимость, что негативно сказывается на концентрации и удобоукладываемости раствора.

Причина: Эфир целлюлозы обладает выраженным воздухововлекающим эффектом в свежих цементных материалах. Эфир целлюлозы содержит как гидрофильные группы (гидроксильные группы, эфирные группы), так и гидрофобные группы (метильные группы, глюкозное кольцо), является поверхностно-активным веществом, обладает поверхностной активностью и, следовательно, оказывает воздухововлекающее действие. Воздухововлекающий эффект эфира целлюлозы создает эффект «шарикового» образования, что может улучшить рабочие характеристики свежеприготовленного материала, например, повысить пластичность и гладкость раствора во время работы, что благоприятно сказывается на качестве укладки; это также увеличивает выход готового раствора, снижая стоимость его производства; однако это увеличивает пористость затвердевшего материала и снижает его механические свойства, такие как прочность и модуль упругости. Как поверхностно-активное вещество, 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. Эффект текучести представляет собой сочетание пластифицирующего и загущающего эффектов. При очень низком содержании эфира целлюлозы он проявляется в основном как пластифицирующий или водоредуцирующий эффект; при высоком содержании загущающий эффект эфира целлюлозы быстро возрастает, а его воздухововлекающий эффект стремится к насыщению, поэтому повышается эффективность. Загущающий эффект или увеличивается потребность в воде.

Замедление схватывания: Эфиры целлюлозы могут замедлять процесс гидратации цемента. Эфиры целлюлозы наделяют раствор различными полезными свойствами, а также снижают выделение тепла при ранней гидратации цемента и замедляют кинетику процесса гидратации цемента. Это неблагоприятно для использования раствора в холодных регионах. Это замедление вызвано адсорбцией молекул эфиров целлюлозы на продуктах гидратации, таких как CSH и Ca(OH)2. Из-за увеличения вязкости порового раствора эфиры целлюлозы снижают подвижность ионов в растворе, тем самым замедляя процесс гидратации. Чем выше концентрация эфиров целлюлозы в минеральном гелеобразном материале, тем сильнее эффект замедления гидратации. Эфиры целлюлозы замедляют не только схватывание, но и процесс затвердевания цементного раствора. Замедляющий эффект эфиров целлюлозы зависит не только от их концентрации в минеральном гелеобразном материале, но и от их химической структуры. Чем выше степень метилирования HEMC, тем лучше замедляющий эффект эфира целлюлозы. Замедляющий эффект сильнее. Однако вязкость эфира целлюлозы мало влияет на кинетику гидратации цемента. С увеличением содержания эфира целлюлозы время схватывания раствора значительно увеличивается. Существует хорошая нелинейная корреляция между начальным временем схватывания раствора и содержанием эфира целлюлозы, а конечное время схватывания имеет хорошую линейную корреляцию с содержанием эфира целлюлозы. Мы можем контролировать время схватывания раствора, изменяя содержание эфира целлюлозы. В продукте он играет роль водоудерживающего, загущающего, замедляющего гидратацию цемента и улучшающего строительные характеристики. Хорошая водоудерживающая способность способствует более полной реакции цемента, гипса, кальция, значительно увеличивает вязкость во влажном состоянии, улучшает прочность сцепления раствора и одновременно может соответствующим образом улучшить прочность на растяжение и сдвиг, значительно улучшая строительные характеристики и эффективность работы. Регулируемое время. Улучшает распыляемость или прокачиваемость раствора, а также прочность конструкции. В процессе практического применения необходимо определять тип, вязкость и количество целлюлозы в зависимости от типа изделия, особенностей строительства и условий окружающей среды.