วิธีที่เซลลูโลสอีเทอร์ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของปูนฉาบ

หมู่ไฮดรอกซิลบนเซลลูโลสอีเทอร์โมเลกุลและอะตอมออกซิเจนบนพันธะอีเทอร์จะสร้างพันธะไฮโดรเจนกับโมเลกุลน้ำ เปลี่ยนน้ำอิสระให้กลายเป็นน้ำที่ถูกยึดไว้ จึงมีบทบาทสำคัญในการกักเก็บน้ำ การแพร่กระจายระหว่างโมเลกุลน้ำและโซ่โมเลกุลของเซลลูโลสอีเทอร์ทำให้โมเลกุลน้ำสามารถเข้าไปภายในโซ่โมเลกุลขนาดใหญ่ของเซลลูโลสอีเทอร์และอยู่ภายใต้ข้อจำกัดที่แข็งแกร่ง จึงก่อให้เกิดน้ำอิสระและน้ำที่ถูกพันกัน ซึ่งช่วยปรับปรุงการกักเก็บน้ำของซีเมนต์เหลว เซลลูโลสอีเทอร์ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติทางรีโอโลยี โครงสร้างเครือข่ายรูพรุน และแรงดันออสโมติกของซีเมนต์เหลวสด หรือคุณสมบัติการสร้างฟิล์มของเซลลูโลสอีเทอร์ช่วยยับยั้งการแพร่กระจายของน้ำ

การกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์นั้นเกิดจากความสามารถในการละลายและการขาดน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์เอง ความสามารถในการดูดซับน้ำของหมู่ไฮดรอกซิลเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอที่จะชดเชยพันธะไฮโดรเจนและแรงแวนเดอร์วาลส์ที่แข็งแรงระหว่างโมเลกุล ดังนั้นมันจึงบวมแต่ไม่ละลายในน้ำ เมื่อมีการนำหมู่แทนที่เข้าไปในสายโซ่โมเลกุล หมู่แทนที่เหล่านั้นไม่เพียงแต่ทำลายพันธะไฮโดรเจนเท่านั้น แต่พันธะไฮโดรเจนระหว่างสายโซ่ก็ถูกทำลายด้วยเช่นกันเนื่องจากการแทรกตัวของหมู่แทนที่ระหว่างสายโซ่ที่อยู่ติดกัน ยิ่งหมู่แทนที่มีขนาดใหญ่เท่าใด ระยะห่างระหว่างโมเลกุลก็จะยิ่งมากขึ้น และผลกระทบในการทำลายพันธะไฮโดรเจนก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น หลังจากที่โครงสร้างเซลลูโลสบวมแล้ว สารละลายจะเข้าไป และเซลลูโลสอีเทอร์จะละลายน้ำได้ เกิดเป็นสารละลายที่มีความหนืดสูง ซึ่งจะมีบทบาทในการกักเก็บน้ำต่อไป

ปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำ:
ความหนืด: ยิ่งความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์สูงเท่าไร ประสิทธิภาพในการกักเก็บน้ำก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น แต่ยิ่งความหนืดสูงเท่าไร น้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของเซลลูโลสอีเทอร์ก็จะยิ่งสูงขึ้น และความสามารถในการละลายก็จะลดลงตามไปด้วย ซึ่งส่งผลเสียต่อความเข้มข้นและประสิทธิภาพในการก่อสร้างของปูนฉาบ โดยทั่วไปแล้ว สำหรับผลิตภัณฑ์ชนิดเดียวกัน ผลการวัดความหนืดด้วยวิธีที่แตกต่างกันจะแตกต่างกันมาก ดังนั้นเมื่อเปรียบเทียบความหนืด จะต้องดำเนินการโดยใช้วิธีการทดสอบเดียวกัน (รวมถึงอุณหภูมิ อัตราการหมุน ฯลฯ)

ปริมาณที่เติม: ยิ่งเติมเซลลูโลสอีเทอร์ลงในปูนมากเท่าไร ประสิทธิภาพในการกักเก็บน้ำก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น โดยปกติแล้ว การเติมเซลลูโลสอีเทอร์ในปริมาณเล็กน้อยก็สามารถเพิ่มอัตราการกักเก็บน้ำของปูนได้อย่างมาก แต่เมื่อปริมาณถึงระดับหนึ่งแล้ว แนวโน้มการเพิ่มขึ้นของอัตราการกักเก็บน้ำก็จะชะลอตัวลง

ความละเอียดของอนุภาค: ยิ่งอนุภาคละเอียดมากเท่าไหร่ การกักเก็บน้ำก็ยิ่งดีขึ้นเท่านั้น เมื่ออนุภาคขนาดใหญ่ของเซลลูโลสอีเทอร์สัมผัสกับน้ำ พื้นผิวจะละลายทันทีและก่อตัวเป็นเจลห่อหุ้มวัสดุเพื่อป้องกันไม่ให้โมเลกุลของน้ำซึมเข้าไปอีก บางครั้ง แม้จะกวนเป็นเวลานานก็ไม่สามารถกระจายตัวและละลายได้อย่างสม่ำเสมอ ทำให้เกิดสารละลายขุ่นเป็นก้อนหรือจับตัวเป็นก้อน ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อการกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์ ความสามารถในการละลายเป็นหนึ่งในปัจจัยในการเลือกเซลลูโลสอีเทอร์ ความละเอียดก็เป็นตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพที่สำคัญของเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์เช่นกัน ความละเอียดส่งผลต่อความสามารถในการละลายของเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ เมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ที่มีอนุภาคหยาบมักจะเป็นเม็ดและละลายในน้ำได้ง่ายโดยไม่จับตัวเป็นก้อน แต่มีอัตราการละลายช้ามากและไม่เหมาะสำหรับใช้ในปูนแห้ง

อุณหภูมิ: โดยทั่วไปแล้ว เมื่ออุณหภูมิแวดล้อมสูงขึ้น การกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์จะลดลง แต่เซลลูโลสอีเทอร์ที่ดัดแปลงบางชนิดก็ยังคงกักเก็บน้ำได้ดีภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูง เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น การไฮเดรชั่นของพอลิเมอร์จะอ่อนลง และน้ำระหว่างโซ่จะถูกขับออกไป เมื่อการคายน้ำเพียงพอ โมเลกุลจะเริ่มรวมตัวกันเพื่อสร้างโครงสร้างเครือข่ายสามมิติแบบเจล
โครงสร้างระดับโมเลกุล: เซลลูโลสอีเทอร์ที่มีการแทนที่ในระดับต่ำกว่าจะกักเก็บน้ำได้ดีกว่า

การทำให้ข้นและคุณสมบัติทิกโซโทรปี

การทำให้ข้น:
ผลกระทบต่อความสามารถในการยึดเกาะและประสิทธิภาพในการป้องกันการไหลย้อย: เซลลูโลสอีเทอร์ช่วยเพิ่มความหนืดของปูนเปียกได้อย่างมาก ซึ่งสามารถเพิ่มความสามารถในการยึดเกาะของปูนเปียกกับชั้นฐานได้อย่างมีนัยสำคัญ และปรับปรุงประสิทธิภาพในการป้องกันการไหลย้อยของปูน จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในปูนฉาบผนัง ปูนยึดกระเบื้อง และระบบฉนวนกันความร้อนผนังภายนอก 3
ผลกระทบต่อความสม่ำเสมอของวัสดุ: ผลของสารเพิ่มความข้นของเซลลูโลสอีเทอร์ยังสามารถเพิ่มความสามารถในการต้านทานการกระจายตัวและความสม่ำเสมอของวัสดุที่ผสมใหม่ ป้องกันการแบ่งชั้น การแยกตัว และการซึมของน้ำ และสามารถใช้ในคอนกรีตเสริมใย คอนกรีตใต้น้ำ และคอนกรีตอัดแน่นได้เอง

ที่มาและอิทธิพลของผลการเพิ่มความหนืด: ผลการเพิ่มความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์ในวัสดุซีเมนต์นั้นมาจากความหนืดของสารละลายเซลลูโลสอีเทอร์ ภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน ยิ่งความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์สูงเท่าไร ความหนืดของวัสดุซีเมนต์ที่ปรับปรุงแล้วก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น แต่ถ้าความหนืดสูงเกินไป จะส่งผลต่อความลื่นไหลและการใช้งานของวัสดุ (เช่น ติดมีดฉาบปูน) ปูนปรับระดับและคอนกรีตอัดแน่นเองที่มีความต้องการความลื่นไหลสูงนั้นต้องการเซลลูโลสอีเทอร์ที่มีความหนืดต่ำมาก นอกจากนี้ ผลการเพิ่มความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์ยังจะเพิ่มความต้องการน้ำของวัสดุซีเมนต์และเพิ่มปริมาณปูนที่ได้อีกด้วย

ทิกโซโทรปี:
สารละลายเซลลูโลสอีเทอร์ที่มีความหนืดสูงมีคุณสมบัติไทโซโทรปีสูง ซึ่งเป็นลักษณะสำคัญอีกประการหนึ่งของเซลลูโลสอีเทอร์ สารละลายเมทิลเซลลูโลสในน้ำมักมีคุณสมบัติพลาสติกเทียมและการไหลแบบไม่ไทโซโทรปีต่ำกว่าอุณหภูมิการเกิดเจล แต่จะแสดงคุณสมบัติการไหลแบบนิวตันที่อัตราการเฉือนต่ำ คุณสมบัติพลาสติกเทียมจะเพิ่มขึ้นตามน้ำหนักโมเลกุลหรือความเข้มข้นของเซลลูโลสอีเทอร์ที่เพิ่มขึ้น และไม่เกี่ยวข้องกับชนิดของหมู่แทนที่และระดับการแทนที่ ดังนั้น เซลลูโลสอีเทอร์ที่มีความหนืดระดับเดียวกัน ไม่ว่าจะเป็น MC, HPMC หรือ HEMC จะแสดงคุณสมบัติทางรีโอโลยีเหมือนกันเสมอ ตราบใดที่ความเข้มข้นและอุณหภูมิคงที่ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น จะเกิดเจลโครงสร้างขึ้น และเกิดการไหลแบบไทโซโทรปีสูง เซลลูโลสอีเทอร์ที่มีความเข้มข้นสูงและความหนืดต่ำจะแสดงคุณสมบัติไทโซโทรปีแม้ต่ำกว่าอุณหภูมิการเกิดเจล คุณสมบัตินี้มีประโยชน์อย่างมากในการปรับระดับและการหย่อนตัวของปูนก่อสร้างระหว่างการก่อสร้าง

การดักอากาศ
หลักการและผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงาน: เซลลูโลสอีเทอร์มีผลในการดักจับอากาศอย่างมีนัยสำคัญในวัสดุซีเมนต์สด เซลลูโลสอีเทอร์มีทั้งกลุ่มที่ชอบน้ำ (กลุ่มไฮดรอกซิล กลุ่มอีเทอร์) และกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำ (กลุ่มเมทิล วงแหวนกลูโคส) เป็นสารลดแรงตึงผิวที่มีคุณสมบัติในการทำงานบนพื้นผิว จึงมีผลในการดักจับอากาศ ผลของการดักจับอากาศจะทำให้เกิดลักษณะเป็นก้อน ซึ่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของวัสดุที่ผสมใหม่ เช่น เพิ่มความยืดหยุ่นและความเรียบเนียนของปูนระหว่างการใช้งาน ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการกระจายตัวของปูน นอกจากนี้ยังช่วยเพิ่มปริมาณการผลิตปูนและลดต้นทุนการผลิตปูนอีกด้วย

ผลกระทบต่อคุณสมบัติทางกล: ผลกระทบจากการแทรกซึมของอากาศจะเพิ่มความพรุนของวัสดุที่แข็งตัวแล้ว และลดคุณสมบัติทางกล เช่น ความแข็งแรงและโมดูลัสความยืดหยุ่น

ผลกระทบต่อความลื่นไหล: ในฐานะสารลดแรงตึงผิว เซลลูโลสอีเทอร์ยังมีผลในการทำให้เปียกหรือหล่อลื่นอนุภาคซีเมนต์ ซึ่งเมื่อรวมกับผลการดักอากาศจะช่วยเพิ่มความลื่นไหลของวัสดุซีเมนต์ แต่ผลการทำให้ข้นของมันจะลดความลื่นไหลลง ผลของเซลลูโลสอีเทอร์ต่อความลื่นไหลของวัสดุซีเมนต์เป็นผลรวมของผลการเพิ่มความยืดหยุ่นและผลการเพิ่มความหนืด โดยทั่วไปแล้ว เมื่อปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ต่ำมาก ผลหลักๆ จะแสดงออกมาในรูปของผลการเพิ่มความยืดหยุ่นหรือลดปริมาณน้ำ เมื่อปริมาณสูง ผลการเพิ่มความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และผลการดักอากาศจะเริ่มอิ่มตัว ดังนั้นจึงแสดงออกมาในรูปของการเพิ่มความหนืดหรือเพิ่มความต้องการน้ำ