คุณภาพของเซลลูโลสอีเธอร์กำหนดคุณภาพของปูน

ในปูนผสมเสร็จ ปริมาณการเติมเซลลูโลสอีเธอร์มีค่าต่ำมาก แต่สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของปูนฉาบเปียกได้อย่างมีนัยสำคัญ และเป็นสารเติมแต่งหลักที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการก่อสร้างของปูนฉาบ การคัดเลือกอีเธอร์เซลลูโลสที่เหมาะสมซึ่งมีหลากหลายชนิด ความหนืด ขนาดอนุภาค ความหนืด และปริมาณที่เติมต่างกัน จะมีผลดีต่อการปรับปรุงประสิทธิภาพของปูนฉาบผงแห้ง

ปัจจุบัน ปูนก่ออิฐและปูนฉาบปูนหลายชนิดมีประสิทธิภาพในการกักเก็บน้ำต่ำ และสารละลายน้ำจะแยกตัวหลังจากทิ้งไว้ไม่กี่นาที การกักเก็บน้ำถือเป็นประสิทธิภาพที่สำคัญของเมทิลเซลลูโลสอีเธอร์ และยังเป็นประสิทธิภาพที่ผู้ผลิตปูนแห้งในประเทศหลายราย โดยเฉพาะในพื้นที่ภาคใต้ที่มีอุณหภูมิสูง ให้ความสำคัญ ปัจจัยที่มีผลต่อผลการกักเก็บน้ำของปูนแห้ง ได้แก่ ปริมาณ MC ที่เติมลงไป ความหนืดของ MC ความละเอียดของอนุภาค และอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมการใช้งาน

1. แนวคิด

เซลลูโลสอีเธอร์เป็นโพลิเมอร์สังเคราะห์ที่ทำมาจากเซลลูโลสธรรมชาติโดยผ่านการดัดแปลงทางเคมี เซลลูโลสอีเธอร์เป็นอนุพันธ์ของเซลลูโลสธรรมชาติ การผลิตเซลลูโลสอีเธอร์แตกต่างจากโพลิเมอร์สังเคราะห์ วัสดุพื้นฐานที่สุดคือเซลลูโลส ซึ่งเป็นสารประกอบโพลิเมอร์ธรรมชาติ เนื่องจากโครงสร้างเซลลูโลสธรรมชาติมีลักษณะเฉพาะ เซลลูโลสเองจึงไม่สามารถทำปฏิกิริยากับตัวแทนอีเธอร์ได้ อย่างไรก็ตาม หลังจากการบำบัดด้วยตัวแทนการบวม พันธะไฮโดรเจนที่แข็งแกร่งระหว่างโซ่โมเลกุลและโซ่จะถูกทำลาย และการปลดปล่อยของกลุ่มไฮดรอกซิลที่ใช้งานอยู่จะกลายเป็นเซลลูโลสอัลคาไลที่มีปฏิกิริยาได้ รับเซลลูโลสอีเธอร์

คุณสมบัติของเซลลูโลสอีเธอร์ขึ้นอยู่กับชนิด จำนวน และการกระจายตัวของสารทดแทน การจำแนกประเภทของเซลลูโลสอีเธอร์ยังขึ้นอยู่กับชนิดของสารทดแทน ระดับของอีเธอร์ ความสามารถในการละลาย และคุณสมบัติการใช้งานที่เกี่ยวข้อง โดยสามารถแบ่งตามประเภทของสารทดแทนบนโซ่โมเลกุลได้เป็นโมโนอีเธอร์และอีเธอร์ผสม โดยทั่วไปเราใช้ MC เป็นโมโนอีเธอร์ และ PMC เป็นอีเธอร์ผสม เมทิลเซลลูโลสอีเธอร์ MC เป็นผลิตภัณฑ์หลังจากกลุ่มไฮดรอกซิลบนหน่วยกลูโคสของเซลลูโลสธรรมชาติถูกแทนที่ด้วยกลุ่มเมทอกซี เป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการแทนที่ส่วนหนึ่งของกลุ่มไฮดรอกซิลบนหน่วยด้วยกลุ่มเมทอกซีและอีกส่วนหนึ่งด้วยกลุ่มไฮดรอกซีโพรพิล สูตรโครงสร้างคือ [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x ไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลสอีเธอร์ HEMC ซึ่งเป็นพันธุ์หลักที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและขายในตลาด

ในแง่ของความสามารถในการละลาย สามารถแบ่งได้เป็นอีเธอร์ไอออนิกและอีเธอร์ที่ไม่ใช่ไอออนิก เซลลูโลสอีเธอร์ที่ไม่ใช่ไอออนิกที่ละลายน้ำได้นั้นประกอบด้วยอีเธอร์อัลคิลสองชุดและอีเธอร์ไฮดรอกซีอัลคิลเป็นหลัก CMC ไอออนิกใช้ส่วนใหญ่ในผงซักฟอกสังเคราะห์ การพิมพ์และการย้อมสิ่งทอ การสำรวจอาหารและน้ำมัน MC ที่ไม่ใช่ไอออนิก PMC HEMC ฯลฯ ส่วนใหญ่ใช้ในวัสดุก่อสร้าง เคลือบลาเท็กซ์ ยา สารเคมีในชีวิตประจำวัน ฯลฯ ใช้เป็นสารเพิ่มความข้น สารกักเก็บน้ำ สารคงตัว สารกระจายตัว และสารสร้างฟิล์ม

2. การกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเธอร์

การกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเธอร์: ในการผลิตวัสดุก่อสร้าง โดยเฉพาะปูนผงแห้ง เซลลูโลสอีเธอร์มีบทบาทที่ไม่สามารถทดแทนได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการผลิตปูนชนิดพิเศษ (ปูนดัดแปลง) ถือเป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้และสำคัญ

บทบาทสำคัญของเซลลูโลสอีเธอร์ที่ละลายน้ำได้ในปูนมีอยู่ 3 ประการ ประการหนึ่งคือความสามารถในการกักเก็บน้ำที่ยอดเยี่ยม อีกประการหนึ่งคืออิทธิพลต่อความสม่ำเสมอและความหนืดของปูน และประการที่สามคือการโต้ตอบกับซีเมนต์ ผลการกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเธอร์ขึ้นอยู่กับการดูดซับน้ำของชั้นฐาน องค์ประกอบของปูน ความหนาของชั้นปูน ความต้องการน้ำของปูน และระยะเวลาการแข็งตัวของวัสดุแข็งตัว การกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเธอร์นั้นมาจากความสามารถในการละลายและการคายน้ำของเซลลูโลสอีเธอร์เอง ดังที่เราทราบกันดี แม้ว่าโซ่โมเลกุลของเซลลูโลสจะมีกลุ่ม OH ที่มีความสามารถในการดูดซับน้ำได้สูงจำนวนมาก แต่ก็ไม่ละลายน้ำได้ เนื่องจากโครงสร้างเซลลูโลสมีระดับผลึกสูง

ความสามารถในการดูดซับความชื้นของกลุ่มไฮดรอกซิลเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอที่จะครอบคลุมพันธะไฮโดรเจนที่แข็งแกร่งและแรงแวนเดอร์วาลส์ระหว่างโมเลกุล ดังนั้น จึงพองตัวได้เท่านั้นแต่ไม่ละลายในน้ำ เมื่อมีการนำสารทดแทนเข้าไปในห่วงโซ่โมเลกุล ไม่เพียงแต่สารทดแทนจะทำลายห่วงโซ่ไฮโดรเจนเท่านั้น แต่พันธะไฮโดรเจนระหว่างห่วงโซ่ก็ถูกทำลายด้วยเช่นกันเนื่องจากสารทดแทนแทรกอยู่ระหว่างห่วงโซ่ที่อยู่ติดกัน ยิ่งสารทดแทนมีขนาดใหญ่ ระยะห่างระหว่างโมเลกุลก็จะยิ่งมากขึ้น ระยะห่างก็จะยิ่งมากขึ้น ยิ่งผลของการทำลายพันธะไฮโดรเจนมากขึ้น เซลลูโลสอีเธอร์ก็จะละลายน้ำได้หลังจากที่โครงตาข่ายเซลลูโลสขยายตัวและสารละลายเข้าไป ทำให้เกิดสารละลายที่มีความหนืดสูง เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความชื้นของพอลิเมอร์จะอ่อนลง และน้ำระหว่างห่วงโซ่ก็จะถูกขับออกไป เมื่อผลของการคายน้ำเพียงพอ โมเลกุลจะเริ่มรวมตัวกัน ก่อตัวเป็นเจลโครงสร้างเครือข่ายสามมิติและพับออก ปัจจัยที่มีผลต่อการกักเก็บน้ำของปูน ได้แก่ ความหนืดของเซลลูโลสอีเธอร์ ปริมาณที่เติมลงไป ความละเอียดของอนุภาค และอุณหภูมิการใช้งาน

ยิ่งความหนืดของเซลลูโลสอีเธอร์สูงขึ้น ประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำก็จะดีขึ้น ความหนืดเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญของประสิทธิภาพของ MC ในปัจจุบัน ผู้ผลิต MC ต่าง ๆ ใช้วิธีการและเครื่องมือที่แตกต่างกันในการวัดความหนืดของ MC วิธีการหลัก ๆ ได้แก่ Haake Rotovisko, Hoppler, Ubbelohde และ Brookfield สำหรับผลิตภัณฑ์เดียวกัน ผลการวัดความหนืดด้วยวิธีการต่าง ๆ จะแตกต่างกันมาก และบางวิธีก็มีความแตกต่างกันถึงสองเท่า ดังนั้น เมื่อเปรียบเทียบความหนืด จะต้องดำเนินการระหว่างวิธีการทดสอบเดียวกัน รวมถึงอุณหภูมิ โรเตอร์ ฯลฯ

โดยทั่วไป ยิ่งความหนืดสูงเท่าไร ผลการกักเก็บน้ำก็จะดีขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ยิ่งความหนืดสูงและน้ำหนักโมเลกุลของ MC สูงขึ้นเท่าใด การลดลงของความสามารถในการละลายก็จะส่งผลกระทบเชิงลบต่อความแข็งแรงและประสิทธิภาพการก่อสร้างของปูน ยิ่งความหนืดสูงเท่าไร ผลของการทำให้ข้นบนปูนก็จะยิ่งชัดเจนมากขึ้นเท่านั้น แต่ก็ไม่ได้เป็นสัดส่วนโดยตรง ยิ่งความหนืดสูงเท่าไร ปูนเปียกก็จะยิ่งมีความหนืดมากขึ้นเท่านั้น กล่าวคือ ในระหว่างการก่อสร้าง ปูนจะเกาะติดกับไม้ขูดและยึดติดกับพื้นผิวได้ดี แต่จะไม่ช่วยเพิ่มความแข็งแรงเชิงโครงสร้างของปูนเปียกเอง ในระหว่างการก่อสร้าง ประสิทธิภาพในการป้องกันการหย่อนตัวจะไม่ชัดเจน ในทางตรงกันข้าม เมทิลเซลลูโลสอีเธอร์ที่มีความหนืดปานกลางและต่ำบางชนิดแต่ได้รับการดัดแปลงจะมีประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมในการปรับปรุงความแข็งแรงเชิงโครงสร้างของปูนเปียก

ยิ่งเติมเซลลูโลสอีเธอร์ลงในปูนมากเท่าไร ประสิทธิภาพในการกักเก็บน้ำก็จะดีขึ้นเท่านั้น และยิ่งมีความหนืดมากขึ้น ประสิทธิภาพในการกักเก็บน้ำก็จะดีขึ้นเช่นกัน

เมื่อพิจารณาถึงขนาดของอนุภาค ยิ่งอนุภาคละเอียดมากเท่าไร การกักเก็บน้ำก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น เมื่ออนุภาคขนาดใหญ่ของเซลลูโลสอีเธอร์สัมผัสกับน้ำ พื้นผิวจะละลายทันทีและสร้างเจลเพื่อห่อหุ้มวัสดุเพื่อป้องกันไม่ให้โมเลกุลของน้ำแทรกซึมต่อไป บางครั้งไม่สามารถกระจายและละลายได้อย่างสม่ำเสมอแม้จะกวนเป็นเวลานานก็ตาม จึงเกิดเป็นสารละลายตกตะกอนขุ่นหรือการรวมตัวเป็นก้อน ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อการกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเธอร์ และความสามารถในการละลายเป็นหนึ่งในปัจจัยในการเลือกใช้เซลลูโลสอีเธอร์

ความละเอียดยังเป็นดัชนีประสิทธิภาพที่สำคัญของเมทิลเซลลูโลสอีเธอร์อีกด้วย MC ที่ใช้สำหรับปูนผงแห้งจะต้องเป็นผงที่มีปริมาณน้ำต่ำ และความละเอียดยังต้องใช้ขนาดอนุภาค 20%~60% น้อยกว่า 63um ความละเอียดส่งผลต่อความสามารถในการละลายของเมทิลเซลลูโลสอีเธอร์ MC หยาบมักจะเป็นเม็ด และละลายในน้ำได้ง่ายโดยไม่เกาะกลุ่มกัน แต่ความเร็วในการละลายจะช้ามาก ดังนั้นจึงไม่เหมาะสำหรับใช้ในปูนผงแห้ง ในปูนผงแห้ง MC จะกระจายตัวระหว่างวัสดุสำหรับทำซีเมนต์ เช่น วัสดุผสม วัสดุอุดละเอียด และซีเมนต์ และผงละเอียดเพียงพอเท่านั้นที่จะหลีกเลี่ยงการเกาะกลุ่มกันของเมทิลเซลลูโลสอีเธอร์เมื่อผสมกับน้ำ เมื่อเติม MC ลงในน้ำเพื่อละลายกลุ่มที่เกาะกลุ่มกัน จะกระจายตัวและละลายได้ยากมาก

ความละเอียดหยาบของ MC ไม่เพียงแต่จะสิ้นเปลือง แต่ยังลดความแข็งแรงของปูนในพื้นที่อีกด้วย เมื่อปูนผงแห้งดังกล่าวถูกนำไปใช้ในพื้นที่ขนาดใหญ่ ความเร็วในการบ่มของปูนผงแห้งในพื้นที่จะลดลงอย่างมาก และรอยแตกจะปรากฏขึ้นเนื่องจากเวลาในการบ่มที่แตกต่างกัน สำหรับปูนที่ฉีดพ่นด้วยโครงสร้างทางกล ความต้องการความละเอียดจะสูงขึ้นเนื่องจากเวลาในการผสมที่สั้นลง ความละเอียดของ MC ยังส่งผลกระทบต่อการกักเก็บน้ำอีกด้วย โดยทั่วไปแล้ว สำหรับอีเธอร์เมทิลเซลลูโลสที่มีความหนืดเท่ากันแต่มีความละเอียดต่างกัน ภายใต้ปริมาณการเติมที่เท่ากัน ยิ่งละเอียดมากเท่าไร ผลการกักเก็บน้ำก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น

การกักเก็บน้ำของ MC ยังเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิที่ใช้ และการกักเก็บน้ำของเมทิลเซลลูโลสอีเธอร์จะลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม ในการใช้งานจริงของวัสดุ ปูนผงแห้งมักจะถูกนำไปใช้กับพื้นผิวที่ร้อนที่อุณหภูมิสูง (สูงกว่า 40 องศา) ในสภาพแวดล้อมต่างๆ เช่น การฉาบผนังภายนอกภายใต้แสงแดดในฤดูร้อน ซึ่งมักจะเร่งการบ่มของปูนซีเมนต์และการแข็งตัวของปูนผงแห้ง อัตราการกักเก็บน้ำที่ลดลงนำไปสู่ความรู้สึกที่ชัดเจนว่าทั้งความสามารถในการทำงานและความต้านทานการแตกร้าวได้รับผลกระทบ และเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการลดอิทธิพลของปัจจัยอุณหภูมิภายใต้เงื่อนไขนี้

แม้ว่าเมทิลไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสอีเธอร์ปัจจุบันสารเติมแต่งถือเป็นแนวหน้าของการพัฒนาเทคโนโลยี แต่การพึ่งพาอุณหภูมิจะทำให้ประสิทธิภาพของปูนผงแห้งลดลง แม้ว่าปริมาณเมทิลไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสจะเพิ่มขึ้น (สูตรฤดูร้อน) แต่การทำงานและความต้านทานการแตกร้าวยังคงไม่สามารถตอบสนองความต้องการในการใช้งานได้ ผ่านการบำบัดพิเศษบางอย่างสำหรับ MC เช่น การเพิ่มระดับอีเทอร์ริฟิเคชัน ฯลฯ สามารถรักษาผลการกักเก็บน้ำไว้ที่อุณหภูมิที่สูงขึ้นได้ เพื่อให้สามารถให้ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นภายใต้สภาวะที่รุนแรง