ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส

ภาพรวม: เรียกอีกอย่างว่า HPMC คือผงเส้นใยหรือผงเม็ดสีขาวหรือขาวนวล เซลลูโลสมีหลายประเภทและมีการใช้งานอย่างแพร่หลาย แต่เราส่วนใหญ่ติดต่อกับลูกค้าในอุตสาหกรรมวัสดุก่อสร้างประเภทผงแห้ง เซลลูโลสที่พบมากที่สุดคือไฮโปรเมลโลส

กระบวนการผลิต: วัตถุดิบหลักของ HPMC ได้แก่ ฝ้ายบริสุทธิ์ เมทิลคลอไรด์ โพรพิลีนออกไซด์ และวัตถุดิบอื่นๆ ได้แก่ ด่างเกล็ด กรด โทลูอีน ไอโซโพรพานอล เป็นต้น นำเซลลูโลสฝ้ายบริสุทธิ์ไปแช่ในสารละลายด่างที่อุณหภูมิ 35-40℃ เป็นเวลาครึ่งชั่วโมง จากนั้นบีบอัดและบดเซลลูโลส แล้วบ่มที่อุณหภูมิ 35℃ อย่างเหมาะสม เพื่อให้ระดับพอลิเมอไรเซชันเฉลี่ยของเส้นใยด่างที่ได้อยู่ในช่วงที่ต้องการ นำเส้นใยด่างใส่ลงในหม้ออีเทอร์ริฟิเคชัน เติมโพรพิลีนออกไซด์และเมทิลคลอไรด์ตามลำดับ แล้วทำการอีเทอร์ริฟิเคชันที่อุณหภูมิ 50-80 °C เป็นเวลา 5 ชั่วโมง โดยมีแรงดันสูงสุดประมาณ 1.8 MPa จากนั้นเติมกรดไฮโดรคลอริกและกรดออกซาลิกในปริมาณที่เหมาะสมลงในน้ำร้อนที่อุณหภูมิ 90 °C เพื่อล้างวัสดุให้ขยายปริมาตร แล้วทำการแยกน้ำออกด้วยเครื่องเหวี่ยงแยก ซักจนเป็นกลาง และเมื่อความชื้นในวัสดุน้อยกว่า 60% ให้อบแห้งด้วยลมร้อนที่อุณหภูมิ 130°C จนความชื้นน้อยกว่า 5% คุณสมบัติ: การกักเก็บน้ำ การเพิ่มความหนืด การป้องกันการไหลย้อยแบบทิกโซโทรปิก การดักจับอากาศในการทำงาน การชะลอการแข็งตัว

การกักเก็บน้ำ: การกักเก็บน้ำเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของเซลลูโลสอีเทอร์! ในการผลิตปูนฉาบยิปซัมและวัสดุอื่นๆ การใช้เซลลูโลสอีเทอร์เป็นสิ่งจำเป็น การกักเก็บน้ำสูงช่วยให้ซีเมนต์เถ้าและแคลเซียมยิปซัมทำปฏิกิริยาได้อย่างสมบูรณ์ (ยิ่งทำปฏิกิริยาได้สมบูรณ์มากเท่าไร ความแข็งแรงก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น) ภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน ยิ่งความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์สูงเท่าไร การกักเก็บน้ำก็ยิ่งดีขึ้นเท่านั้น (ช่องว่างระหว่างความหนืดที่สูงกว่า 100,000 จะแคบลง) ยิ่งใช้ในปริมาณมากเท่าไร การกักเก็บน้ำก็ยิ่งดีขึ้นเท่านั้น โดยปกติแล้วเซลลูโลสอีเทอร์เพียงเล็กน้อยก็สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของปูนฉาบได้อย่างมาก อัตราการกักเก็บน้ำ เมื่อปริมาณถึงระดับหนึ่ง แนวโน้มการเพิ่มขึ้นของอัตราการกักเก็บน้ำจะช้าลง อัตราการกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์มักจะลดลงเมื่ออุณหภูมิแวดล้อมสูงขึ้น แต่เซลลูโลสอีเทอร์ที่มีเจลสูงบางชนิดก็มีประสิทธิภาพที่ดีกว่าภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูง การแพร่กระจายระหว่างโมเลกุลของน้ำและโซ่โมเลกุลของเซลลูโลสอีเทอร์ทำให้โมเลกุลของน้ำสามารถเข้าไปภายในโซ่โมเลกุลขนาดใหญ่ของเซลลูโลสอีเทอร์และได้รับแรงยึดเหนี่ยวที่แข็งแรง ส่งผลให้เกิดน้ำอิสระ น้ำที่ถูกพันกัน และช่วยเพิ่มการกักเก็บน้ำของสารละลายซีเมนต์

คุณสมบัติเพิ่มความหนืด ความหนืดแบบทิกโซโทรปิก และป้องกันการไหลย้อย: ช่วยเพิ่มความหนืดให้กับปูนเปียกได้อย่างดีเยี่ยม! สามารถเพิ่มการยึดเกาะระหว่างปูนเปียกกับชั้นฐานได้อย่างมีนัยสำคัญ และปรับปรุงประสิทธิภาพการป้องกันการไหลย้อยของปูน ผลของการเพิ่มความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์ยังช่วยเพิ่มความต้านทานการกระจายตัวและความเป็นเนื้อเดียวกันของวัสดุที่ผสมใหม่ ป้องกันการแยกชั้น การแยกตัว และการไหลซึมของวัสดุ ผลของการเพิ่มความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์ในวัสดุที่ใช้ซีเมนต์เป็นส่วนประกอบหลักนั้นมาจากความหนืดของสารละลายเซลลูโลสอีเทอร์ ภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน ยิ่งความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์สูงเท่าไร ความหนืดของวัสดุซีเมนต์ที่ปรับปรุงแล้วก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น แต่ถ้าความหนืดสูงเกินไป จะส่งผลต่อความลื่นไหลและการใช้งานของวัสดุ (เช่น เกรียงและเครื่องขูดปูนติดขัด) ปูนปรับระดับเองและคอนกรีตอัดแน่นเองที่ต้องการความลื่นไหลสูงนั้นต้องการเซลลูโลสอีเทอร์ที่มีความหนืดต่ำ นอกจากนี้ ผลของการเพิ่มความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์จะเพิ่มความต้องการน้ำของวัสดุที่ใช้ซีเมนต์เป็นส่วนประกอบ และเพิ่มปริมาณของปูนฉาบ สารละลายเซลลูโลสอีเทอร์ในน้ำที่มีความหนืดสูงจะมีคุณสมบัติการไหลแบบไทโซโทรปีสูง ซึ่งเป็นคุณลักษณะสำคัญอีกประการหนึ่งของเซลลูโลสอีเทอร์ โดยทั่วไปแล้ว สารละลายเซลลูโลสในน้ำจะมีคุณสมบัติการไหลแบบพลาสติกเทียม (pseudoplastic) ที่ไม่ใช่ไทโซโทรปี ที่อุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิการเกิดเจล แต่จะมีคุณสมบัติการไหลแบบนิวตันที่อัตราการเฉือนต่ำ คุณสมบัติพลาสติกเทียมจะเพิ่มขึ้นเมื่อน้ำหนักโมเลกุลหรือความเข้มข้นของเซลลูโลสอีเทอร์เพิ่มขึ้น เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น จะเกิดเจลโครงสร้างขึ้น และจะเกิดการไหลแบบไทโซโทรปีสูง เซลลูโลสอีเทอร์ที่มีความเข้มข้นสูงและความหนืดต่ำจะแสดงคุณสมบัติไทโซโทรปีแม้ที่อุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิการเกิดเจล คุณสมบัตินี้เป็นประโยชน์อย่างมากต่อการก่อสร้างปูนฉาบเพื่อปรับระดับและป้องกันการหย่อนตัว ควรสังเกตว่ายิ่งความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์สูงเท่าไร การกักเก็บน้ำก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น แต่ยิ่งความหนืดสูงเท่าไร น้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของเซลลูโลสอีเทอร์ก็จะยิ่งสูงขึ้น และความสามารถในการละลายก็จะลดลงตามไปด้วย ซึ่งส่งผลเสียต่อความเข้มข้นและความสามารถในการใช้งานของปูน

สาเหตุ: เซลลูโลสอีเทอร์มีผลในการดักอากาศอย่างเห็นได้ชัดในวัสดุซีเมนต์สด เซลลูโลสอีเทอร์มีทั้งกลุ่มที่ชอบน้ำ (กลุ่มไฮดรอกซิล กลุ่มอีเทอร์) และกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำ (กลุ่มเมทิล วงแหวนกลูโคส) เป็นสารลดแรงตึงผิว มีฤทธิ์ต่อพื้นผิว จึงมีผลในการดักอากาศ ผลการดักอากาศของเซลลูโลสอีเทอร์จะทำให้เกิด "ลักษณะเป็นก้อน" ซึ่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของวัสดุที่ผสมใหม่ เช่น เพิ่มความยืดหยุ่นและความเรียบเนียนของปูนระหว่างการใช้งาน ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการปูปูน นอกจากนี้ยังจะเพิ่มผลผลิตของปูน ลดต้นทุนการผลิตปูน แต่จะเพิ่มความพรุนของวัสดุที่แข็งตัวแล้วและลดคุณสมบัติทางกล เช่น ความแข็งแรงและโมดูลัสความยืดหยุ่น ในฐานะสารลดแรงตึงผิว เซลลูโลสอีเทอร์ยังมีผลในการทำให้เปียกหรือหล่อลื่นอนุภาคซีเมนต์ ซึ่งเมื่อรวมกับผลการดักอากาศจะช่วยเพิ่มความลื่นไหลของวัสดุซีเมนต์ แต่ผลการทำให้ข้นของมันจะลดความลื่นไหลลง ผลของการไหลเป็นผลรวมของผลการเพิ่มความยืดหยุ่นและผลการเพิ่มความหนืด เมื่อปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ต่ำมาก ผลหลักๆ จะแสดงออกมาในรูปของผลการเพิ่มความยืดหยุ่นหรือลดปริมาณน้ำ เมื่อปริมาณสูง ผลการเพิ่มความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และผลการดักอากาศมีแนวโน้มที่จะอิ่มตัว ดังนั้นประสิทธิภาพจึงเพิ่มขึ้น ผลการเพิ่มความหนืดหรือความต้องการน้ำจึงเพิ่มขึ้น

การชะลอการแข็งตัว: เซลลูโลสอีเทอร์สามารถชะลอการเกิดปฏิกิริยาไฮเดรชั่นของซีเมนต์ได้ เซลลูโลสอีเทอร์ทำให้ปูนฉาบมีคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์ต่างๆ และยังช่วยลดความร้อนที่เกิดขึ้นในช่วงแรกของการเกิดปฏิกิริยาไฮเดรชั่นของซีเมนต์ และชะลอการเกิดปฏิกิริยาไฮเดรชั่น ซึ่งเป็นผลเสียต่อการใช้งานปูนฉาบในพื้นที่ที่มีอากาศหนาวเย็น การชะลอการแข็งตัวนี้เกิดจากการดูดซับของโมเลกุลเซลลูโลสอีเทอร์บนผลิตภัณฑ์ไฮเดรชั่น เช่น CSH และ Ca(OH)2 เนื่องจากความหนืดของสารละลายในรูพรุนเพิ่มขึ้น เซลลูโลสอีเทอร์จึงลดการเคลื่อนที่ของไอออนในสารละลาย ทำให้การเกิดปฏิกิริยาไฮเดรชั่นช้าลง ยิ่งความเข้มข้นของเซลลูโลสอีเทอร์ในวัสดุเจลแร่สูงเท่าใด ผลของการชะลอการเกิดปฏิกิริยาไฮเดรชั่นก็จะยิ่งชัดเจนมากขึ้นเท่านั้น เซลลูโลสอีเทอร์ไม่เพียงแต่ชะลอการแข็งตัว แต่ยังชะลอการแข็งตัวของระบบปูนซีเมนต์ด้วย ผลการชะลอการแข็งตัวของเซลลูโลสอีเทอร์ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นในระบบเจลแร่และโครงสร้างทางเคมีด้วย ยิ่งระดับการเมทิลเลชันของ HEMC สูงขึ้นเท่าใด ผลการชะลอการแข็งตัวของเซลลูโลสอีเทอร์ก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์มีผลต่อจลนศาสตร์การไฮเดรชันของซีเมนต์น้อยมาก เมื่อปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์เพิ่มขึ้น เวลาการแข็งตัวของปูนจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ มีความสัมพันธ์แบบไม่เป็นเส้นตรงที่ดีระหว่างเวลาการแข็งตัวเริ่มต้นของปูนกับปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ และเวลาการแข็งตัวสุดท้ายมีความสัมพันธ์แบบเส้นตรงที่ดีกับปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ เราสามารถควบคุมเวลาการใช้งานของปูนได้โดยการเปลี่ยนปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ ในผลิตภัณฑ์ เซลลูโลสอีเทอร์มีบทบาทในการกักเก็บน้ำ เพิ่มความหนืด ชะลอพลังการไฮเดรชันของซีเมนต์ และปรับปรุงประสิทธิภาพการก่อสร้าง คุณสมบัติในการกักเก็บน้ำที่ดีทำให้ซีเมนต์ ยิปซัม เถ้า และแคลเซียมทำปฏิกิริยากันได้อย่างสมบูรณ์ยิ่งขึ้น เพิ่มความหนืดเมื่อเปียกอย่างเห็นได้ชัด ปรับปรุงความแข็งแรงในการยึดเกาะของปูน และในขณะเดียวกันก็สามารถเพิ่มความแข็งแรงในการรับแรงดึงและแรงเฉือนได้อย่างเหมาะสม ช่วยปรับปรุงผลการก่อสร้างและประสิทธิภาพการทำงานอย่างมาก สามารถปรับเวลาได้ ปรับปรุงการพ่นหรือการปั๊มปูน รวมถึงความแข็งแรงของโครงสร้าง ในกระบวนการใช้งานจริง จำเป็นต้องกำหนดชนิด ความหนืด และปริมาณของเซลลูโลสให้เหมาะสมกับผลิตภัณฑ์ ลักษณะการก่อสร้าง และสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน