Типи добавок, що зазвичай використовуються в будівництві сухих розчинів, їх експлуатаційні характеристики, механізм дії та їх вплив на експлуатаційні характеристики сухих розчинів. Було детально обговорено вплив водоутримуючих агентів, таких як целюлозний ефір та крохмальний ефір, редиспергований латексний порошок та волокнисті матеріали, на покращення експлуатаційних характеристик сухих розчинів.
Добавки відіграють ключову роль у покращенні характеристик будівельних сухих розчинів, але додавання сухого розчину значно підвищує вартість матеріалів для сухих розчинів, ніж для традиційних розчинів, на які припадає понад 40% вартості матеріалів для сухих розчинів. Наразі значна частина добавок постачається іноземними виробниками, а референтне дозування продукту також забезпечується постачальником. В результаті вартість сухих розчинів залишається високою, і важко популяризувати звичайні кладочні та штукатурні розчини у великих кількостях та на широких площах; високоякісні продукти контролюються іноземними компаніями, а виробники сухих розчинів мають низький прибуток та низьку толерантність до цін; бракує систематичних та цілеспрямованих досліджень щодо застосування фармацевтичних препаратів, а іноземні формули сліпо дотримуються.
Виходячи з вищезазначених причин, у цій статті аналізуються та порівнюються деякі основні властивості поширених добавок, і на цій основі вивчаються характеристики сухих розчинових сумішей з використанням добавок.
1 вологоутримуючий агент
Водоутримувальний агент є ключовою добавкою для покращення водоутримувальних властивостей сухого розчину, а також однією з ключових добавок, що визначають вартість сухих розчинових матеріалів.
1. Гідроксипропілметилцелюлозний ефір (ГПМЦ)
Гідроксипропілметилцелюлоза – це загальний термін для позначення серії продуктів, що утворюються в результаті реакції лужної целюлози та етерифікуючого агента за певних умов. Лужна целюлоза замінюється різними етерифікуючими агентами для отримання різних ефірів целюлози. Залежно від іонізаційних властивостей замісників, ефіри целюлози можна розділити на дві категорії: іонні (такі як карбоксиметилцелюлоза) та неіонні (такі як метилцелюлоза). За типом замісника ефіри целюлози можна розділити на моноефіри (такі як метилцелюлоза) та змішані ефіри (такі як гідроксипропілметилцелюлоза). За різною розчинністю їх можна розділити на водорозчинні (такі як гідроксиетилцелюлоза) та розчинні в органічних розчинниках (такі як етилцелюлоза) тощо. Сухі розчини переважно виготовляються з водорозчинної целюлози, а водорозчинна целюлоза поділяється на швидкорозчинну та поверхнево оброблену з уповільненим розчиненням.
Механізм дії целюлозного ефіру в розчині такий:
(1) Гідроксипропілметилцелюлоза легко розчиняється в холодній воді, і їй буде важко розчинятися в гарячій воді. Однак температура її гелеутворення в гарячій воді значно вища, ніж у метилцелюлози. Розчинність у холодній воді також значно покращується порівняно з метилцелюлозою.
(2) В'язкість гідроксипропілметилцелюлози пов'язана з її молекулярною масою, і чим більша молекулярна маса, тим вища в'язкість. Температура також впливає на її в'язкість, зі збільшенням температури в'язкість зменшується. Однак, її висока в'язкість має менший температурний вплив, ніж метилцелюлоза. Її розчин стабільний при зберіганні за кімнатної температури.
(3) Водоутримування гідроксипропілметилцелюлози залежить від її кількості додавання, в'язкості тощо, і її коефіцієнт водоутримання за тієї ж кількості додавання вищий, ніж у метилцелюлози.
(4) Гідроксипропілметилцелюлоза стійка до кислот та лугів, а її водний розчин дуже стабільний у діапазоні pH = 2~12. Їдкий натр та вапняна вода мало впливають на її характеристики, але луги можуть пришвидшити її розчинення та збільшити її в'язкість. Гідроксипропілметилцелюлоза стійка до звичайних солей, але коли концентрація сольового розчину висока, в'язкість розчину гідроксипропілметилцелюлози має тенденцію до збільшення.
(5) Гідроксипропілметилцелюлозу можна змішувати з водорозчинними полімерними сполуками для утворення однорідного розчину з вищою в'язкістю. Такі як полівініловий спирт, ефір крохмалю, рослинна камедь тощо.
(6) Гідроксипропілметилцелюлоза має кращу стійкість до ферментів, ніж метилцелюлоза, а її розчин менш схильний до розкладання ферментами, ніж метилцелюлоза.
(7) Адгезія гідроксипропілметилцелюлози до будівельного розчину вища, ніж у метилцелюлози.
2. Метилцелюлоза (МЦ)
Після обробки рафінованої бавовни лугом, ефір целюлози утворюється шляхом серії реакцій з використанням хлориду метану як етерифікаційного агента. Зазвичай ступінь заміщення становить 1,6~2,0, а розчинність також різна залежно від ступеня заміщення. Він належить до неіоногенних ефірів целюлози.
(1) Метилцелюлоза розчинна в холодній воді, і її буде важко розчинити в гарячій воді. Її водний розчин дуже стабільний у діапазоні pH = 3~12. Вона має добру сумісність з крохмалем, гуаровою камедю тощо та багатьма поверхнево-активними речовинами. Коли температура досягає температури гелеутворення, відбувається гелеутворення.
(2) Водоутримування метилцелюлози залежить від кількості доданого матеріалу, в'язкості, дисперсії частинок та швидкості розчинення. Як правило, якщо додано велику кількість, дисперсія невелику, а в'язкість велику, коефіцієнт водоутримування високий. Серед них кількість доданого матеріалу має найбільший вплив на коефіцієнт водоутримування, а рівень в'язкості не є прямо пропорційним рівню коефіцієнта водоутримування. Швидкість розчинення головним чином залежить від ступеня модифікації поверхні частинок целюлози та дисперсії частинок. Серед вищезгаданих ефірів целюлози метилцелюлоза та гідроксипропілметилцелюлоза мають вищі коефіцієнти водоутримування.
(3) Зміни температури серйозно впливають на швидкість утримання води метилцелюлозою. Як правило, чим вища температура, тим гірше утримання води. Якщо температура розчину перевищує 40°C, утримання води метилцелюлозою значно знижується, що серйозно впливає на конструкцію розчину.
(4) Метилцелюлоза має значний вплив на конструкцію та адгезію розчину. Під «адгезією» тут розуміється сила адгезії, що відчувається між інструментом аплікатора робітника та основою стіни, тобто опір розчину зсуву. Адгезія висока, опір розчину зсуву великий, а міцність, необхідна робітникам у процесі використання, також велика, а будівельні характеристики розчину низькі. Адгезія метилцелюлози у продуктах з ефіру целюлози знаходиться на помірному рівні.
3. Гідроксиетилцелюлоза (ГЕК)
Його виготовляють з рафінованої бавовни, обробленої лугом, та реакції з етиленоксидом як етерифікаційним агентом у присутності ацетону. Ступінь заміщення зазвичай становить 1,5~2,0. Він має сильну гідрофільність та легко поглинає вологу.
(1) Гідроксиетилцелюлоза розчинна в холодній воді, але її важко розчинити в гарячій воді. Її розчин стабільний за високої температури без гелеутворення. Її можна використовувати протягом тривалого часу за високої температури в розчині, але вона утримує воду нижче, ніж метилцелюлоза.
(2) Гідроксиетилцелюлоза стійка до загальних кислот і лугів. Луги можуть прискорити її розчинення та дещо збільшити її в'язкість. Її дисперсність у воді дещо гірша, ніж у метилцелюлози та гідроксипропілметилцелюлози.
(3) Гідроксиетилцелюлоза має хороші протипрогінні властивості для розчину, але має довший час уповільнення твердіння для цементу.
(4) Продуктивність гідроксиетилцелюлози, що виробляється деякими вітчизняними підприємствами, очевидно нижча, ніж у метилцелюлози через високий вміст води та золи.
Крохмальний ефір
Крохмальні ефіри, що використовуються в ступках, модифіковані з природних полімерів деяких полісахаридів. Такі як картопля, кукурудза, маніок, гуарові боби тощо.
1. Модифікований крохмаль
Модифікований ефір крохмалю з картоплі, кукурудзи, маніоки тощо має значно нижчу водоутримувальну здатність, ніж ефір целюлози. Через різний ступінь модифікації, стійкість до кислот та лугів різна. Деякі продукти підходять для використання в розчинах на основі гіпсу, тоді як інші можуть використовуватися в цементних розчинах. Застосування ефіру крохмалю в розчинах в основному використовується як загусник для покращення властивостей розчину проти просідання, зменшення адгезії вологого розчину та подовження часу відкриття.
Ефіри крохмалю часто використовуються разом із целюлозою, завдяки чому властивості та переваги цих двох продуктів доповнюють одне одного. Оскільки продукти на основі ефірів крохмалю набагато дешевші за ефіри целюлози, застосування ефіру крохмалю в розчинах призведе до значного зниження вартості розчинів.
2. Ефір гуарової камеді
Ефір гуарової камеді – це вид ефіру крохмалю зі спеціальними властивостями, який модифікують з натуральних гуарових бобів. В основному в результаті реакції етерифікації гуарової камеді та акрилової функціональної групи утворюється структура, що містить 2-гідроксипропілну функціональну групу, яка є структурою полігалактоманози.
(1) Порівняно з ефіром целюлози, ефір гуарової камеді більш розчинний у воді. Властивості гуарових ефірів, що змінюються в залежності від pH, практично не змінюються.
(2) За умов низької в'язкості та низького дозування гуарова камедь може замінити целюлозний ефір у рівній кількості та мати подібну водоутримувальну здатність. Але консистенція, стійкість до утворення стиків, тиксотропія тощо, очевидно, покращуються.
(3) За умов високої в'язкості та великого дозування гуарова камедь не може замінити ефір целюлози, а спільне використання цих двох речовин забезпечить кращу продуктивність.
(4) Застосування гуарової камеді в гіпсовому розчині може значно зменшити адгезію під час будівництва та зробити конструкцію більш гладкою. Це не має негативного впливу на час тужавіння та міцність гіпсового розчину.
3. Модифікований загусник, що утримує мінеральну воду
У Китаї застосовується водоутримуючий загусник, виготовлений з природних мінералів шляхом модифікації та компаундування. Основними мінералами, що використовуються для приготування водоутримуючих загусників, є: сепіоліт, бентоніт, монтморилоніт, каолін тощо. Ці мінерали мають певні водоутримуючі та загущувальні властивості завдяки модифікації, наприклад, як зв'язуючі агенти. Цей вид водоутримуючого загусника, що застосовується до будівельного розчину, має такі характеристики.
(1) Це може значно покращити характеристики звичайного розчину та вирішити проблеми поганої працездатності цементного розчину, низької міцності змішаного розчину та поганої водонепроникності.
(2) Можна виготовляти розчини з різним рівнем міцності для загальнопромислових та цивільних будівель.
(3) Вартість матеріалу значно нижча, ніж у ефіру целюлози та ефіру крохмалю.
(4) Водоутримування нижче, ніж у органічного водоутримуючого агента, значення сухої усадки готового розчину більше, а когезійність знижується.
Редиспергований полімерний каучуковий порошок
Редиспергований гумовий порошок обробляється методом розпилювального сушіння спеціальної полімерної емульсії. У процесі обробки захисний колоїд, агент проти злежування тощо стають незамінними добавками. Висушений гумовий порошок являє собою зібрані разом сферичні частинки розміром 80~100 мм. Ці частинки розчинні у воді та утворюють стабільну дисперсію, трохи більшу за частинки вихідної емульсії. Ця дисперсія утворює плівку після зневоднення та сушіння. Ця плівка є такою ж незворотною, як і загальне утворення емульсійної плівки, і не диспергується повторно при контакті з водою. Дисперсії.
Редиспергований гумовий порошок можна розділити на: стирол-бутадієновий сополімер, третинний етиленовий сополімер вугільної кислоти, сополімер етилену-ацетату та оцтової кислоти тощо, і на основі цього до нього додають силікон, вініллаурат тощо для покращення характеристик. Різні заходи модифікації надають редиспергованому гумовому порошку різні властивості, такі як водостійкість, стійкість до лугів, атмосферостійкість та гнучкість. Містить вініллаурат та силікон, що може забезпечити гумовому порошку хорошу гідрофобність. Високорозгалужений вініл-третинний карбонат має низьке значення Tg та хорошу гнучкість.
Коли ці види гумових порошків наносяться на розчин, всі вони мають уповільнювальний ефект на час тужавіння цементу, але цей уповільнювальний ефект менший, ніж при безпосередньому нанесенні аналогічних емульсій. Для порівняння, стирол-бутадієн має найбільший уповільнювальний ефект, а етилен-вінілацетат – найменший. Якщо дозування занадто мале, ефект покращення характеристик розчину не очевидний.
Час публікації: 03 квітня 2023 р.