1. Основна функція целюлозного ефіру
У готових розчинах целюлозний ефір є основною добавкою, яку додають у дуже невеликій кількості, але вона може значно покращити характеристики вологого розчину та вплинути на будівельні характеристики розчину.
2. Типи ефірів целюлози
Виробництво целюлозного ефіру в основному здійснюється з натуральних волокон шляхом розчинення лугами, реакції щеплення (етеризації), промивання, сушіння, подрібнення та інших процесів.
За основною сировиною натуральні волокна можна розділити на: бавовняне волокно, кедрове волокно, букове волокно тощо. Ступінь їх полімеризації різниться, що впливає на кінцеву в'язкість їхньої продукції. Наразі великі виробники целюлози використовують бавовняне волокно (побічний продукт нітроцелюлози) як основну сировину.
Целюлозні ефіри можна розділити на іонні та неіонні. Іонний тип переважно включає сіль карбоксиметилцелюлози, а неіонний тип — метилцелюлозу, метилгідроксиетил(пропіл)целюлозу, гідроксиетилцелюлозу тощо.
Наразі ефіри целюлози, що використовуються в готових розчинах, - це переважно метилцелюлозний ефір (MC), метилгідроксиетилцелюлозний ефір (MHEC), метилгідроксипропілцелюлозний ефір (MHPG) та гідроксипропілметилцелюлозний ефір (HPMC). У готових розчинах, оскільки іонна целюлоза (сіль карбоксиметилцелюлози) нестабільна в присутності іонів кальцію, її рідко використовують у готових сумішах, де як цементуючий матеріал використовуються цемент, гашене вапно тощо. У деяких місцях Китаю сіль карбоксиметилцелюлози використовується як загусник для деяких виробів для внутрішніх робіт, оброблених модифікованим крохмалем як основним цементуючим матеріалом та порошком Шуанфей як наповнювачем. Цей продукт схильний до утворення цвілі та не є стійким до води, тому зараз його використання поступово виводиться з виробництва. Гідроксиетилцелюлоза також використовується в деяких готових розчинах, але має дуже невелику частку ринку.
3. Основні показники ефективності целюлозного ефіру
(1) Розчинність
Целюлоза — це полігідроксиполімерна сполука, яка не розчиняється і не плавиться. Після етерифікації целюлоза розчинна у воді, розведеному лужному розчині та органічному розчиннику, а також має термопластичність. Розчинність залежить головним чином від чотирьох факторів: по-перше, розчинність змінюється залежно від в'язкості: чим нижча в'язкість, тим більша розчинність. По-друге, від характеристик груп, що вводяться в процесі етерифікації: чим більша введена група, тим нижча розчинність; чим полярніша введена група, тим легше целюлозний ефір розчиняється у воді. По-третє, від ступеня заміщення та розподілу етерифікованих груп у макромолекулах. Більшість целюлозних ефірів можуть розчинятися у воді лише за певного ступеня заміщення. По-четверте, від ступеня полімеризації целюлозного ефіру: чим вищий ступінь полімеризації, тим менш розчинний; чим нижчий ступінь полімеризації, тим ширший діапазон ступенів заміщення, які можуть бути розчинені у воді.
(2) Затримка води
Водоутримання є важливою характеристикою целюлозного ефіру, і це також характеристика, на яку звертають увагу багато вітчизняних виробників сухих порошків, особливо ті, що знаходяться в південних регіонах з високими температурами. Фактори, що впливають на водоутримувальний ефект розчину, включають кількість доданого целюлозного ефіру, в'язкість, дисперсію частинок та температуру середовища використання. Чим більша кількість доданого целюлозного ефіру, тим кращий водоутримувальний ефект; чим більша в'язкість, тим кращий водоутримувальний ефект; чим дрібніші частинки, тим кращий водоутримувальний ефект.
(3) В'язкість
В'язкість є важливим параметром продуктів на основі ефірів целюлози. Наразі різні виробники ефірів целюлози використовують різні методи та прилади для вимірювання в'язкості. Для одного й того ж продукту результати в'язкості, виміряні різними методами, дуже відрізняються, а деякі навіть мають подвійну різницю. Тому порівняння в'язкості необхідно проводити між однаковими методами випробувань, включаючи температуру, ротор тощо.
Загалом кажучи, чим вища в'язкість, тим кращий ефект утримання води. Однак, чим вища в'язкість, тим вища молекулярна маса целюлозного ефіру, і відповідне зниження його розчинності негативно впливатиме на міцність та будівельні характеристики розчину. Чим вища в'язкість, тим очевидніший ефект загущення розчину, але він не є прямо пропорційним. Чим вища в'язкість, тим більш в'язким буде вологий розчин. Під час будівництва це проявляється у прилипанні до скребка та високій адгезії до основи. Але це не сприяє збільшенню структурної міцності самого вологого розчину. Під час будівництва стійкість до просідання не є очевидною. Навпаки, деякі модифіковані метилцелюлозні ефіри середньої та низької в'язкості мають чудові показники у покращенні структурної міцності вологого розчину.
(4) Дрібність частинок:
Целюлозний ефір, що використовується для готових розчинів, повинен бути порошкоподібним, з низьким вмістом води, а також тонкість помелу вимагає, щоб від 20% до 60% розміру частинок був менше 63 мкм. Тонкість помелу впливає на розчинність целюлозного ефіру. Грубі целюлозні ефіри зазвичай мають форму гранул, які легко диспергуються та розчиняються у воді без агломерації, але швидкість розчинення дуже повільна, тому вони не підходять для використання в готових розчинах (деякі побутові продукти є хлоп'ястими, нелегко диспергуються та розчиняються у воді, а також схильні до злежування). У готових розчинах целюлозний ефір диспергований між заповнювачами, дрібними наповнювачами та цементом та іншими цементуючими матеріалами. Тільки достатньо дрібний порошок може запобігти агломерації целюлозного ефіру при змішуванні з водою. Коли целюлозний ефір додається до води для розчинення агломерації, її дуже важко диспергувати та розчинити.
(5) Модифікація целюлозного ефіру
Модифікація целюлозного ефіру є розширенням його експлуатаційних характеристик, і це найважливіша частина. Властивості целюлозного ефіру можна покращити для оптимізації його змочуваності, диспергувності, адгезії, загущення, емульгування, утримання води та плівкоутворюючих властивостей, а також його непроникності для олії.
4. Вплив температури навколишнього середовища на водоутримування розчину
Водоутримування целюлозного ефіру зменшується зі збільшенням температури. У практичному застосуванні матеріалів розчин часто наноситься на гарячі основи за високих температур (вище 40°C) у багатьох середовищах. Зниження водоутримування призвело до помітного впливу на оброблюваність та тріщиностійкість. Його залежність від температури все одно призведе до послаблення властивостей розчину, і особливо важливо зменшити вплив температурних факторів за цих умов. Рецептури розчинів були відповідно скориговані, і в сезонні рецептури було внесено багато важливих змін. Незважаючи на збільшення дозування (літня формула), оброблюваність та тріщиностійкість все ще не можуть задовольнити потреби використання, що вимагає спеціальної обробки целюлозного ефіру, наприклад, підвищення ступеня етерифікації тощо, щоб ефект водоутримання можна було досягти за відносно високої температури. Він краще зберігає ефект при високій температурі, що забезпечує кращу продуктивність у суворих умовах.
5. Нанесення у готовий розчин
У готових розчинах целюлозний ефір відіграє роль утримування води, загущення та покращення будівельних характеристик. Гарні показники утримання води гарантують, що розчин не спричинить шліфування, посипання та зниження міцності через нестачу води та неповну гідратацію. Загусник значно підвищує структурну міцність вологого розчину. Додавання целюлозного ефіру може значно покращити вологу в'язкість вологого розчину та має гарну в'язкість до різних основ, тим самим покращуючи властивості стін вологого розчину та зменшуючи втрати. Крім того, роль целюлозного ефіру в різних продуктах також різна. Наприклад, у плиткових клеях целюлозний ефір може збільшити час відкриття та регулювати час; у розчинах для механічного напилення він може покращити структурну міцність вологого розчину; у самовирівнювальних розчинах він може запобігти осіданню, розшаруванню та розшаруванню. Тому як важлива добавка целюлозний ефір широко використовується в сухих порошкових розчинах.
Час публікації: 11 січня 2023 р.