Целюлозний ефір
Целюлозний ефір – 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) Після розчинення ефіру целюлози в розчині у воді, завдяки поверхневій активності забезпечується ефективний та рівномірний розподіл цементного матеріалу в системі, а ефір целюлози, як захисний колоїд, «огортає» тверді частинки, і на його зовнішній поверхні утворюється шар змащувальної плівки, що робить розчинну систему більш стабільною, а також покращує плинність розчину під час процесу змішування та гладкість будівництва.
(2) Завдяки власній молекулярній структурі, розчин целюлозного ефіру запобігає втраті води в розчині та поступово вивільняє її протягом тривалого періоду часу, забезпечуючи розчину хороше утримання води та оброблюваність.
1. 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.
2. Гідроксипропілметилцелюлоза (ГПМЦ)
Гідроксипропілметилцелюлоза – це різновид целюлози, виробництво та споживання якої стрімко зростають останніми роками. Це неіонний змішаний ефір целюлози, отриманий з рафінованої бавовни після лужування з використанням пропіленоксиду та метилхлориду як агента етерифікації, шляхом серії реакцій. Ступінь заміщення зазвичай становить 1,2~2,0. Його властивості відрізняються через різне співвідношення вмісту метоксилу та гідроксипропілу.
(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.
3. Гідроксиетилцелюлоза (ГЕК)
Виготовляється з рафінованої бавовни, обробленої лугом, та реагує з етиленоксидом як етерифікаційним агентом у присутності ацетону. Ступінь заміщення зазвичай становить 1,5~2,0. 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.
4. Карбоксиметилцелюлоза (КМЦ)
Іонний ефір целюлози виготовляється з натуральних волокон (бавовни тощо) після обробки лугом з використанням монохлороацетату натрію як агента етерифікації та проходження серії реакційних обробок. Ступінь заміщення зазвичай становить 0,4~1,4, і його ефективність значно залежить від ступеня заміщення.
(1) Карбоксиметилцелюлоза більш гігроскопічна, і вона містить більше води за умов зберігання за загальних умов.
(2) Водний розчин карбоксиметилцелюлози не утворює гель, а в'язкість зменшується зі збільшенням температури. Коли температура перевищує 50°C, в'язкість стає незворотною.
(3) Його стабільність значно залежить від pH. Як правило, його можна використовувати в розчинах на основі гіпсу, але не в цементних. При високій лужності він втрачає в'язкість.
(4) Його водоутримувальна здатність значно нижча, ніж у метилцелюлози. Він має уповільнювальний ефект на гіпсовий розчин та знижує його міцність. Однак ціна карбоксиметилцелюлози значно нижча, ніж у метилцелюлози.
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.
Поліпропіленові волокна
Поліпропіленове волокно виготовляється з поліпропілену як сировини та відповідної кількості модифікатора. Діаметр волокна зазвичай становить близько 40 мікрон, міцність на розрив 300~400 МПа, модуль пружності ≥3500 МПа, а граничне подовження 15~18%. Його експлуатаційні характеристики:
(1) Поліпропіленові волокна рівномірно розподілені в тривимірних випадкових напрямках у розчині, утворюючи мережеву армуючу систему. Якщо додати 1 кг поліпропіленового волокна до кожної тонни розчину, можна отримати понад 30 мільйонів монофіламентних волокон.
(2) Додавання поліпропіленового волокна до розчину може ефективно зменшити усадочні тріщини розчину в пластичному стані. Незалежно від того, чи ці тріщини видимі чи ні. А також це може значно зменшити поверхневе розтікання та осідання заповнювача свіжого розчину.
(3) Для затверділого розчином тіла поліпропіленове волокно може значно зменшити кількість деформаційних тріщин. Тобто, коли тіло, що затвердіває розчин, створює напруження внаслідок деформації, воно може чинити опір та передавати напруження. Коли тіло, що затвердіває розчин, тріскається, воно може пасивувати концентрацію напружень на вершині тріщини та обмежувати розширення тріщини.
(4) Ефективне диспергування поліпропіленових волокон у виробництві будівельних розчинів стане складною проблемою. Змішувальне обладнання, тип та дозування волокон, співвідношення розчину та його технологічні параметри стануть важливими факторами, що впливають на дисперсію.
повітровтягувальний агент
Повітрововтягуючий агент – це вид поверхнево-активної речовини, яка може фізичними методами утворювати стабільні бульбашки повітря у свіжому бетоні або розчині. В основному це: каніфоль та її термополімери, неіоногенні поверхнево-активні речовини, алкілбензолсульфонати, лігносульфонати, карбонові кислоти та їх солі тощо.
Повітровтягуючі речовини часто використовуються для приготування штукатурних та кладочних розчинів. Додавання повітровтягуючої речовини може призвести до деяких змін у характеристиках розчину.
(1) Завдяки введенню бульбашок повітря можна збільшити легкість та структуру свіжозмішаного розчину, а також зменшити кровотечу.
(2) Просте використання повітрововтягуючого агента зменшить міцність та еластичність форми в розчині. Якщо повітрововтягуючий агент та водозменшувач використовуються разом, і співвідношення є відповідним, значення міцності не зменшиться.
(3) Це може значно покращити морозостійкість затверділого розчину, покращити непроникність розчину та покращити стійкість затверділого розчину до ерозії.
(4) Повітрововтягуючий агент збільшить вміст повітря в розчині, що призведе до збільшення його усадки, а значення усадки можна відповідним чином зменшити, додавши водозменшувач.
Оскільки кількість доданого повітровтягуючого агента дуже мала, зазвичай становить лише кілька десятитисячних від загальної кількості цементних матеріалів, необхідно забезпечити його точне дозування та змішування під час виробництва розчину; такі фактори, як методи та час перемішування, серйозно впливатимуть на кількість повітровтягуючого агента. Тому за сучасних умов вітчизняного виробництва та будівництва додавання повітровтягуючих агентів до розчину вимагає багато експериментальної роботи.
агент ранньої міцності
Для покращення ранньої міцності бетону та розчину зазвичай використовуються сульфатні агенти раннього зміцнення, головним чином такі, як сульфат натрію, тіосульфат натрію, сульфат алюмінію та сульфат калію алюмінію.
Зазвичай широко використовується безводний сульфат натрію, його дозування низьке, що забезпечує хороший ефект ранньої міцності, але якщо дозування занадто велике, це призведе до розширення та розтріскування на пізнішій стадії, а також до повернення лугу, що вплине на зовнішній вигляд та ефект поверхневого декоративного шару.
Форміат кальцію також є хорошим антифризом. Він має хороший ранній ефект зміцнення, менше побічних ефектів, добру сумісність з іншими добавками та багато властивостей кращий, ніж у сульфатних ранніх антифризів, але ціна вища.
антифриз
Якщо розчин використовувати за негативної температури, і не вжити заходів проти замерзання, відбудеться пошкодження від замерзання, і міцність затверділого матеріалу буде зруйнована. Антифриз запобігає пошкодженню від замерзання двома способами: запобігання замерзанню та покращення ранньої міцності розчину.
Серед поширених антифризів найкращу антифризну дію мають нітрит кальцію та нітрит натрію. Оскільки нітрит кальцію не містить іонів калію та натрію, він може зменшити утворення лужного заповнювача при використанні в бетоні, але його оброблюваність дещо погіршується при використанні в розчині, тоді як нітрит натрію має кращу оброблюваність. Антифриз використовується в поєднанні з добавкою для швидкого зміцнення та водознижувачем для отримання задовільних результатів. Коли сухий розчин з антифризом використовується при наднизькій негативній температурі, температуру суміші слід відповідно підвищити, наприклад, змішуючи з теплою водою.
Якщо кількість антифризу занадто висока, це знизить міцність розчину на пізнішому етапі, а поверхня затверділого розчину матиме такі проблеми, як повернення лугів, що вплине на зовнішній вигляд та ефект декоративного шару поверхні.
Час публікації: 16 січня 2023 р.