V hotovej malte je pridané množstvo éteru celulózy veľmi nízke, ale môže výrazne zlepšiť vlastnosti mokrej malty a je to hlavná prísada, ktorá ovplyvňuje stavebné vlastnosti malty. Rozumný výber éterov celulózy rôznych druhov, rôznych viskozít, rôznych veľkostí častíc, rôznych stupňov viskozity a pridaného množstva bude mať pozitívny vplyv na zlepšenie vlastností suchej práškovej malty. V súčasnosti má veľa murovacích a omietkových mált slabú schopnosť zadržiavať vodu a vodná suspenzia sa po niekoľkých minútach státia oddelí. Zadržiavanie vody je dôležitou vlastnosťou éteru metylcelulózy a je to tiež vlastnosť, ktorej venujú pozornosť mnohí domáci výrobcovia suchých malt, najmä tí v južných oblastiach s vysokými teplotami. Medzi faktory ovplyvňujúce účinok zadržiavania vody v suchej malte patrí množstvo pridanej MC, viskozita MC, jemnosť častíc a teplota prostredia použitia.
1. Koncept
éter celulózyje syntetický polymér vyrobený z prírodnej celulózy chemickou modifikáciou. Éter celulózy je derivát prírodnej celulózy. Výroba éteru celulózy sa líši od výroby syntetických polymérov. Jeho najzákladnejšou zložkou je celulóza, prírodná polymérna zlúčenina. Vzhľadom na špecifickú štruktúru prírodnej celulózy samotná celulóza nemá schopnosť reagovať s éterifikačnými činidlami. Po spracovaní napučiavacím činidlom sa však silné vodíkové väzby medzi molekulárnymi reťazcami a reťazcami zničia a aktívne uvoľňovanie hydroxylovej skupiny sa stane reaktívnou alkalickou celulózou. Získajte éter celulózy.
Vlastnosti éterov celulózy závisia od typu, počtu a rozloženia substituentov. Klasifikácia éterov celulózy je tiež založená na type substituentov, stupni éterifikácie, rozpustnosti a súvisiacich aplikačných vlastnostiach. Podľa typu substituentov v molekulárnom reťazci ich možno rozdeliť na monoéter a zmesový éter. MC, ktorý zvyčajne používame, je monoéter a HPMC je zmesový éter. Éter metylcelulózy MC je produkt po substitúcii hydroxylovej skupiny na glukózovej jednotke prírodnej celulózy metoxyskupinou. Je to produkt získaný substitúciou časti hydroxylovej skupiny na jednotke metoxyskupinou a inej časti hydroxypropylovou skupinou. Štruktúrny vzorec je [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x Hydroxyetylmetylcelulózový éter HEMC, čo sú hlavné odrody široko používané a predávané na trhu.
Z hľadiska rozpustnosti ich možno rozdeliť na iónové a neiónové. Vo vode rozpustné neiónové étery celulózy sa skladajú hlavne z dvoch sérií alkyléterov a hydroxyalkyléterov. Iónová CMC sa používa hlavne v syntetických detergentoch, pri tlači a farbení textilu, v potravinárstve a pri prieskume ropy. Neiónové MC, HPMC, HEMC atď. sa používajú hlavne v stavebných materiáloch, latexových náteroch, medicíne, bežných chemikáliách atď. Používajú sa ako zahusťovadlo, vodozadržiavacie činidlo, stabilizátor, dispergačné činidlo a filmotvorné činidlo.
2. Zadržiavanie vody v éteri celulózy
Zadržiavanie vody v éteri celulózy: Pri výrobe stavebných materiálov, najmä suchých práškových mált, zohráva éter celulózy nenahraditeľnú úlohu, najmä pri výrobe špeciálnych mált (modifikovaných mált), je nevyhnutnou a dôležitou zložkou.
Dôležitá úloha vo vode rozpustného éteru celulózy v malte má hlavne tri aspekty: jedným je vynikajúca schopnosť zadržiavať vodu, druhým je vplyv na konzistenciu a tixotropiu malty a tretím je interakcia s cementom. Účinok éteru celulózy na zadržiavanie vody závisí od absorpcie vody základnou vrstvou, zloženia malty, hrúbky vrstvy malty, spotreby vody maltou a času tuhnutia tuhnúceho materiálu. Samotná zadržiavanie vody éterom celulózy pochádza z rozpustnosti a dehydratácie samotného éteru celulózy. Ako všetci vieme, hoci molekulárny reťazec celulózy obsahuje veľké množstvo vysoko hydratovateľných OH skupín, nie je rozpustný vo vode, pretože štruktúra celulózy má vysoký stupeň kryštalinity.
Samotná hydratačná schopnosť hydroxylových skupín nestačí na pokrytie silných vodíkových väzieb a van der Waalsových síl medzi molekulami. Preto iba napučiava, ale nerozpúšťa sa vo vode. Keď sa do molekulárneho reťazca zavedie substituent, nielenže substituent ničí vodíkový reťazec, ale aj vodíková väzba medzi reťazcami sa ničí v dôsledku zaklinenia substituentu medzi susedné reťazce. Čím väčší je substituent, tým väčšia je vzdialenosť medzi molekulami. Čím väčšia je vzdialenosť. Čím väčší je účinok ničenia vodíkových väzieb, tým väčší je účinok, tým väčší je účinok zničenia vodíkových väzieb, tým väčšia je účinnosť, tým väčšia je účinnosť, tým väčšia je účinnosť zničenia vodíkových väzieb. Celulózový éter sa po roztiahnutí celulózovej mriežky a vstupe roztoku stáva rozpustným vo vode a vytvára roztok s vysokou viskozitou. Keď teplota stúpa, hydratácia polyméru sa oslabuje a voda medzi reťazcami je vytlačená. Keď je dehydratačný účinok dostatočný, molekuly sa začnú agregovať, čím vzniká trojrozmerná sieťová štruktúra gélu a rozkladá sa.
Medzi faktory ovplyvňujúce zadržiavanie vody v malte patrí viskozita celulózového éteru, pridané množstvo, jemnosť častíc a teplota použitia.
Čím vyššia je viskozita celulózového éteru, tým lepšia je schopnosť zadržiavať vodu. Viskozita je dôležitým parametrom výkonu celulózovej zmesi. V súčasnosti rôzni výrobcovia celulózovej zmesi používajú rôzne metódy a prístroje na meranie viskozity celulózy. Hlavnými metódami sú Haake Rotovisko, Hoppler, Ubbelohde a Brookfield atď. Pri rovnakom produkte sa výsledky viskozity merané rôznymi metódami veľmi líšia a niektoré majú dokonca dvojnásobné rozdiely. Preto sa pri porovnávaní viskozity musí porovnávať medzi rovnakými testovacími metódami vrátane teploty, rotora atď.
Vo všeobecnosti platí, že čím vyššia je viskozita, tým lepší je účinok zadržiavania vody. Avšak čím vyššia je viskozita a čím vyššia je molekulová hmotnosť MC, zodpovedajúci pokles jej rozpustnosti bude mať negatívny vplyv na pevnosť a stavebné vlastnosti malty. Čím vyššia je viskozita, tým zreteľnejší je zahusťovací účinok na maltu, ale nie je priamo úmerný. Čím vyššia je viskozita, tým viskóznejšia bude mokrá malta, čo znamená, že sa počas výstavby prejavuje lepením na stierku a vysokou priľnavosťou k podkladu. To však nepomáha zvýšiť štrukturálnu pevnosť samotnej mokrej malty. Počas výstavby nie je zrejmý jej protistekavý účinok. Naopak, niektoré modifikované étery metylcelulózy so strednou a nízkou viskozitou majú vynikajúci účinok pri zlepšovaní štrukturálnej pevnosti mokrej malty.
Čím väčšie množstvo celulózového éteru pridaného do malty, tým lepšia je schopnosť zadržiavať vodu a čím vyššia je viskozita, tým lepšia je schopnosť zadržiavať vodu.
Čo sa týka veľkosti častíc, čím jemnejšia je časť, tým lepšia je zadržiavanie vody. Po kontakte veľkých častíc celulózového éteru s vodou sa povrch okamžite rozpustí a vytvorí gél, ktorý obalí materiál a zabráni tak molekulám vody v ďalšom prenikaní. Niekedy sa ani po dlhodobom miešaní nedokáže rovnomerne dispergovať a rozpustiť, čo vedie k zakaleniu alebo aglomerácii celulózového éteru. To výrazne ovplyvňuje zadržiavanie vody celulózovým éterom a rozpustnosť je jedným z faktorov pri výbere celulózového éteru.
Jemnosť je tiež dôležitým ukazovateľom výkonnosti éteru metylcelulózy. MC používaný na suchú práškovú maltu musí byť prášok s nízkym obsahom vody a jemnosť tiež vyžaduje, aby 20 % až 60 % veľkosti častíc bolo menších ako 63 μm. Jemnosť ovplyvňuje rozpustnosť éteru metylcelulózy. Hrubá MC je zvyčajne granulovaná a ľahko sa rozpúšťa vo vode bez aglomerácie, ale rýchlosť rozpúšťania je veľmi pomalá, takže nie je vhodná na použitie v suchej práškovej malte. V suchej práškovej malte je MC dispergovaná medzi kamenivom, jemným plnivom a cementom a inými cementovými materiálmi. Iba dostatočne jemný prášok môže zabrániť aglomerácii éteru metylcelulózy pri zmiešaní s vodou. Keď sa MC pridáva s vodou na rozpustenie aglomerátov, je veľmi ťažké ju dispergovať a rozpustiť.
Hrubá prášková malta je nielen nehospodárna, ale tiež znižuje lokálnu pevnosť malty. Pri aplikácii takejto suchej práškovej malty na veľkú plochu sa rýchlosť vytvrdzovania lokálnej suchej práškovej malty výrazne zníži a v dôsledku rôznych časov vytvrdzovania sa objavia trhliny. Pri striekanej malte s mechanickou konštrukciou je požiadavka na jemnosť vyššia kvôli kratšiemu času miešania.
Jemnosť MC má tiež určitý vplyv na jej zadržiavanie vody. Vo všeobecnosti platí, že pre étery metylcelulózy s rovnakou viskozitou, ale rôznou jemnosťou, pri rovnakom pridanom množstve platí, že čím jemnejšie, tým lepšie je zadržiavanie vody.
Retencia vody v MC súvisí aj s použitou teplotou a retencia vody v éteri metylcelulózy klesá so zvyšujúcou sa teplotou. Avšak v reálnych materiálových aplikáciách sa suchá prášková malta často nanáša na horúce podklady pri vysokých teplotách (nad 40 stupňov) v mnohých prostrediach, ako je napríklad omietanie vonkajších stien tmelom na slnku v lete, čo často urýchľuje vytvrdzovanie cementu a tvrdnutie suchej práškovej malty. Pokles miery retencie vody vedie k zjavnému pocitu, že je ovplyvnená spracovateľnosť aj odolnosť voči trhlinám, a je obzvlášť dôležité znížiť vplyv teplotných faktorov za týchto podmienok.
Hoci sa prísady na báze éteru metylhydroxyetylcelulózy v súčasnosti považujú za popredné v technologickom vývoji, ich závislosť od teploty stále vedie k oslabeniu vlastností suchej práškovej malty. Aj keď sa množstvo metylhydroxyetylcelulózy zvyšuje (letná receptúra), spracovateľnosť a odolnosť voči praskaniu stále nedokážu splniť požiadavky použitia. Prostredníctvom špeciálnej úpravy MC, ako je zvýšenie stupňa éterifikácie atď., je možné udržať účinok zadržiavania vody pri vyššej teplote, aby sa dosiahol lepší výkon v náročných podmienkach.
3. Zahusťovanie a tixotropia celulózového éteru
Zahusťovanie a tixotropia éteru celulózy: Druhá funkcia éteru celulózy – zahusťovací účinok – závisí od: stupňa polymerizácie éteru celulózy, koncentrácie roztoku, šmykovej rýchlosti, teploty a ďalších podmienok. Gélovitá vlastnosť roztoku je jedinečná pre alkylcelulózu a jej modifikované deriváty. Gélovitá vlastnosť súvisí so stupňom substitúcie, koncentráciou roztoku a prísadami. V prípade modifikovaných derivátov hydroxyalkylom sú gélovité vlastnosti tiež spojené so stupňom modifikácie hydroxyalkylu. Pre nízkoviskóznu MC a HPMC je možné pripraviť 10 % – 15 % roztok, pre stredne viskóznu MC a HPMC je možné pripraviť 5 % – 10 % roztok a pre vysokoviskóznu MC a HPMC je možné pripraviť iba 2 % – 3 % roztok. Zvyčajne sa klasifikácia viskozity éteru celulózy tiež odstupňovaná podľa 1 % – 2 % roztoku.
Vysokomolekulárny celulózový éter má vysokú zahusťovaciu účinnosť. Polyméry s rôznymi molekulovými hmotnosťami majú v roztoku s rovnakou koncentráciou rôzne viskozity. Vysoký stupeň. Cieľovej viskozity sa dá dosiahnuť iba pridaním veľkého množstva nízkomolekulárneho celulózového éteru. Jeho viskozita má malú závislosť od šmykovej rýchlosti a pri dosiahnutí cieľovej viskozity je potrebné pridávať menej a viskozita závisí od zahusťovacej účinnosti. Preto na dosiahnutie určitej konzistencie musí byť zaručené určité množstvo celulózového éteru (koncentrácia roztoku) a viskozita roztoku. Teplota gélu v roztoku tiež lineárne klesá so zvyšujúcou sa koncentráciou roztoku a po dosiahnutí určitej koncentrácie géluje pri izbovej teplote. Gélová koncentrácia HPMC je pri izbovej teplote relatívne vysoká.
Konzistenciu je možné upraviť aj výberom veľkosti častíc a výberom éterov celulózy s rôznym stupňom modifikácie. Takzvaná modifikácia spočíva v zavedení určitého stupňa substitúcie hydroxyalkylových skupín do štruktúry kostry MC. Zmenou relatívnych substitučných hodnôt dvoch substituentov, teda relatívnych substitučných hodnôt DS a ms metoxy a hydroxyalkylových skupín, ktoré často používame, je možné dosiahnuť rôzne výkonnostné požiadavky na éter celulózy.
Vzťah medzi konzistenciou a modifikáciou: pridanie éteru celulózy ovplyvňuje spotrebu vody v malte, zmena pomeru voda-spojivo medzi vodou a cementom má zahusťovací účinok, čím vyššie je dávkovanie, tým väčšia je spotreba vody.
Étery celulózy používané v práškových stavebných materiáloch sa musia rýchlo rozpúšťať v studenej vode a poskytovať systému vhodnú konzistenciu. Aj pri určitej šmykovej rýchlosti sa stále stanú vločkovitými a koloidnými blokmi, čo je neštandardný alebo nekvalitný produkt.
Existuje tiež dobrý lineárny vzťah medzi konzistenciou cementovej pasty a dávkovaním éteru celulózy. Éter celulózy môže výrazne zvýšiť viskozitu malty. Čím väčšie je dávkovanie, tým je účinok zreteľnejší. Vodný roztok éteru celulózy s vysokou viskozitou má vysokú tixotropiu, čo je tiež hlavnou charakteristikou éteru celulózy. Vodné roztoky MC polymérov majú zvyčajne pseudoplastickú a netixotropnú tekutosť pod teplotou ich gélu, ale Newtonovské tokové vlastnosti pri nízkych šmykových rýchlostiach. Pseudoplasticita sa zvyšuje s molekulovou hmotnosťou alebo koncentráciou éteru celulózy bez ohľadu na typ substituenta a stupeň substitúcie. Preto étery celulózy s rovnakou triedou viskozity, bez ohľadu na MC, HPMC, HEMC, budú vždy vykazovať rovnaké reologické vlastnosti, pokiaľ sa koncentrácia a teplota udržiavajú konštantné.
Štrukturálne gély sa tvoria pri zvýšení teploty a dochádza k vysoko tixotropnému toku. Étery celulózy s vysokou koncentráciou a nízkou viskozitou vykazujú tixotropiu aj pod teplotou gélu. Táto vlastnosť je veľmi prospešná pre reguláciu vyrovnávania a stekania pri konštrukcii stavebnej malty. Je potrebné tu vysvetliť, že čím vyššia je viskozita éteru celulózy, tým lepšia je retencia vody, ale čím vyššia je viskozita, tým vyššia je relatívna molekulová hmotnosť éteru celulózy a zodpovedajúci pokles jeho rozpustnosti, čo má negatívny vplyv na koncentráciu malty a stavebné vlastnosti. Čím vyššia je viskozita, tým výraznejší je zahusťovací účinok na maltu, ale nie je úplne proporcionálny. Niektoré malty majú strednú a nízku viskozitu, ale modifikovaný éter celulózy má lepší výkon pri zlepšovaní štrukturálnej pevnosti mokrej malty. So zvyšujúcou sa viskozitou sa zlepšuje retencia vody éteru celulózy.
4. Retardácia celulózového éteru
Spomalenie éteru celulózy: Treťou funkciou éteru celulózy je spomalenie procesu hydratácie cementu. Éter celulózy dodáva malte rôzne prospešné vlastnosti a tiež znižuje skoré hydratačné teplo cementu a spomaľuje dynamický proces hydratácie cementu. To je nepriaznivé pre použitie malty v chladných oblastiach. Tento spomaľovací účinok je spôsobený adsorpciou molekúl éteru celulózy na hydratačné produkty, ako sú CSH a Ca(OH)2. V dôsledku zvýšenia viskozity roztoku v póroch éter celulózy znižuje mobilitu iónov v roztoku, čím sa spomaľuje proces hydratácie.
Čím vyššia je koncentrácia éteru celulózy v minerálnom gélovom materiáli, tým výraznejší je účinok oneskorenia hydratácie. Éter celulózy nielenže oneskoruje tuhnutie, ale aj oneskoruje proces tvrdnutia cementovej malty. Omeškací účinok éteru celulózy závisí nielen od jeho koncentrácie v minerálnom gélovom systéme, ale aj od chemickej štruktúry. Čím vyšší je stupeň metylácie HEMC, tým lepší je omeškací účinok éteru celulózy. Pomer hydrofilnej substitúcie k substitúcii zvyšujúcej obsah vody má silnejší omeškací účinok. Viskozita éteru celulózy má však malý vplyv na kinetiku hydratácie cementu.
So zvyšujúcim sa obsahom éteru celulózy sa výrazne zvyšuje čas tuhnutia malty. Medzi počiatočným časom tuhnutia malty a obsahom éteru celulózy existuje dobrá nelineárna korelácia a medzi konečným časom tuhnutia a obsahom éteru celulózy existuje dobrá lineárna korelácia. Čas tuhnutia malty môžeme regulovať zmenou množstva éteru celulózy.
Stručne povedané, v hotovej malte,éter celulózyhrá úlohu v zadržiavaní vody, zahusťovaní, oddialení hydratačnej schopnosti cementu a zlepšení stavebných vlastností. Dobrá schopnosť zadržiavať vodu umožňuje úplnejšiu hydratáciu cementu, môže zlepšiť viskozitu mokrej malty, zvýšiť pevnosť spoja malty a upraviť čas. Pridanie éteru celulózy do mechanicky striekanej malty môže zlepšiť striekací alebo čerpací výkon a štrukturálnu pevnosť malty. Preto sa éter celulózy široko používa ako dôležitá prísada do hotových malt.
Čas uverejnenia: 28. apríla 2024