1 Вступ
Целюлозний ефір (MC) широко використовується в промисловості будівельних матеріалів у великих кількостях. Його можна використовувати як сповільнювач схоплювання, водоутримуючий агент, загусник та клей. У звичайних сухих розчинах, розчинах для ізоляції зовнішніх стін, самовирівнювальних розчинах, плитковому клеї, високоефективній будівельній шпаклівці, тріщиностійкій шпаклівці для внутрішніх та зовнішніх стін, водонепроникних сухих розчинах, гіпсовій штукатурці, герметику та інших матеріалах целюлозні ефіри відіграють важливу роль. Целюлозний ефір має важливий вплив на водоутримання, водоспоживання, когезійність, сповільнювач та конструкцію розчинової системи.
Існує багато різних типів та специфікацій ефірів целюлози. До поширених ефірів целюлози в галузі будівельних матеріалів належать HEC, HPMC, CMC, PAC, MHEC тощо, які використовуються в різних розчинних системах відповідно до їхніх характеристик. Деякі дослідники проводили дослідження впливу різних типів та різної кількості ефірів целюлози на цементну розчинну систему. Ця стаття зосереджується на цьому та пояснює, як вибрати різні різновиди та специфікації ефірів целюлози в різних розчинних продуктах.
2 Функціональні характеристики целюлозного ефіру в цементному розчині
Як важлива добавка до сухого порошкового розчину, целюлозний ефір виконує багато функцій у розчині. Найважливіша роль целюлозного ефіру в цементному розчині полягає в утриманні води та загущенні. Крім того, завдяки взаємодії з цементною системою, він також може відігравати допоміжну роль у захопленні повітря, уповільненні тужавлення та покращенні міцності зчеплення на розтяг.
Найважливішою властивістю целюлозного ефіру в розчині є водоутримання. Целюлозний ефір використовується як важлива добавка майже у всіх розчинних виробах, головним чином завдяки своїй водоутримуючій здатності. Загалом кажучи, водоутримання целюлозного ефіру пов'язане з його в'язкістю, кількістю доданої речовини та розміром частинок.
Целюлозний ефір використовується як загусник, а його загусний ефект залежить від ступеня етерифікації, розміру частинок, в'язкості та ступеня модифікації целюлозного ефіру. Загалом, чим вищий ступінь етерифікації та в'язкість целюлозного ефіру, чим менші частинки, тим помітніший загусний ефект. Регулюючи вищезазначені характеристики целюлози, розчин може досягти відповідної стійкості до просідання та найкращої в'язкості.
У целюлозному ефірі введення алкільної групи знижує поверхневу енергію водного розчину, що містить целюлозний ефір, завдяки чому целюлозний ефір має повітровтягувальний ефект на цементний розчин. Введення відповідних бульбашок повітря в розчин покращує будівельні характеристики розчину завдяки «ефекту кульки» повітряних бульбашок. Водночас введення повітряних бульбашок збільшує швидкість виходу розчину. Звичайно, кількість повітровтягування необхідно контролювати. Занадто велике повітровтягування негативно вплине на міцність розчину, оскільки можуть утворюватися шкідливі повітряні бульбашки.
2.1 Целюлозний ефір уповільнює процес гідратації цементу, тим самим уповільнюючи процес тужавлення та твердіння цементу, і відповідно подовжуючи час розкриття розчину, але цей ефект не є корисним для розчину в холодних регіонах. Вибираючи целюлозний ефір, слід вибирати відповідний продукт відповідно до конкретної ситуації. Уповільнювальна дія целюлозного ефіру головним чином посилюється зі збільшенням ступеня його етерифікації, ступеня модифікації та в'язкості.
Крім того, целюлозний ефір, як довголанцюгова полімерна речовина, може покращити адгезійні властивості з основою після додавання до цементної системи за умови повного збереження вологості суспензії.
2.2 Властивості целюлозного ефіру в розчині включають головним чином: утримання води, загущення, подовження часу тужавлення, захоплення повітря та покращення міцності зчеплення на розтяг тощо. Відповідно до вищезазначених властивостей, це відображається в характеристиках самого целюлозного ефіру, а саме: в'язкість, стабільність, вміст активних інгредієнтів (кількість додавання), ступінь етерифікаційного заміщення та його однорідність, ступінь модифікації, вміст шкідливих речовин тощо. Тому, вибираючи целюлозний ефір з його власними характеристиками, який може забезпечити відповідні характеристики, слід вибирати відповідно до конкретних вимог до конкретного розчину для певних характеристик.
3 Характеристики целюлозного ефіру
Загалом кажучи, інструкції до продукту, що надаються виробниками целюлозних ефірів, міститимуть такі показники: зовнішній вигляд, в'язкість, ступінь заміщення груп, тонкість помелу, вміст активної речовини (чистота), вміст вологи, рекомендовані області та дозування тощо. Ці показники ефективності можуть частково відображати роль целюлозного ефіру, але під час порівняння та вибору целюлозного ефіру слід також враховувати інші аспекти, такі як його хімічний склад, ступінь модифікації, ступінь етерифікації, вміст NaCl та значення DS.
3.1 В'язкість целюлозного ефіру
В'язкість целюлозного ефіру впливає на його утримання води, загущення, уповільнення твердіння та інші аспекти. Тому вона є важливим показником для дослідження та вибору целюлозного ефіру.
Перш ніж обговорювати в'язкість целюлозного ефіру, слід зазначити, що існує чотири поширені методи визначення в'язкості целюлозного ефіру: метод Брукфілда, Хакке, метод Хепплера та ротаційний віскозиметр. Обладнання, концентрація розчину та випробувальне середовище, що використовуються цими чотирма методами, відрізняються, тому результати випробування одного й того ж розчину целюлози за допомогою чотирьох методів також дуже відрізняються. Навіть для одного й того ж розчину, що використовується одним і тим же методом та за різних умов навколишнього середовища, в'язкість...
Результати також різняться. Тому, пояснюючи в'язкість целюлозного ефіру, необхідно вказати, який метод використовується для випробування, концентрацію розчину, ротор, швидкість обертання, температуру та вологість випробування, а також інші умови навколишнього середовища. Це значення в'язкості є цінним. Немає сенсу просто казати «яка в'язкість певного МС».
3.2 Стабільність продукту целюлозного ефіру
Відомо, що ефіри целюлози схильні до атаки целюлозних цвілевих грибків. Коли грибок руйнує ефір целюлози, він спочатку атакує неетерифікований глюкозний фрагмент у целюлозному ефірі. Оскільки це лінійна сполука, після руйнування глюкозного фрагмента весь молекулярний ланцюг розривається, і в'язкість продукту різко падає. Після етерифікації глюкозного фрагмента цвіль не так легко роз'їдає молекулярний ланцюг. Тому, чим вищий ступінь етерифікаційного заміщення (значення DS) целюлозного ефіру, тим вища його стабільність.
3.3 Вміст активного інгредієнта целюлозного ефіру
Чим вищий вміст активних інгредієнтів у целюлозному ефірі, тим вища економічна ефективність продукту, тому можна досягти кращих результатів при тому ж дозуванні. Активним інгредієнтом целюлозного ефіру є молекула целюлозного ефіру, яка є органічною речовиною. Тому, досліджуючи вміст активної речовини в целюлозному ефірі, це може опосередковано відображатися на зольності після кальцинації.
3.4 Вміст NaCl в целюлозному ефірі
NaCl є неминучим побічним продуктом у виробництві целюлозного ефіру, який зазвичай потрібно видаляти шляхом багаторазового промивання, і чим більше часу промивання, тим менше NaCl залишається. NaCl є добре відомою небезпекою корозії сталевих прутків та сталевої дротяної сітки. Тому, хоча очищення стічних вод від промивання NaCl протягом багатьох разів може збільшити вартість, вибираючи продукти MC, нам слід намагатися обирати продукти з нижчим вмістом NaCl.
4 принципи вибору целюлозного ефіру для різних будівельних розчинів
Вибираючи ефір целюлози для будівельних розчинів, перш за все, відповідно до опису в інструкції з експлуатації продукту, виберіть його власні показники ефективності (такі як в'язкість, ступінь етерифікаційного заміщення, вміст ефективної речовини, вміст NaCl тощо). Функціональні характеристики та принципи вибору.
4.1 Тонкослойна штукатурна система
Візьмемо, наприклад, штукатурний розчин тонкошарової штукатурної системи. Оскільки штукатурний розчин безпосередньо контактує із зовнішнім середовищем, поверхня швидко втрачає воду, тому потрібен вищий коефіцієнт водоутримання. Особливо під час будівництва влітку потрібно, щоб розчин міг краще утримувати вологу за високої температури. Потрібно вибирати MC з високим коефіцієнтом водоутримання, який можна розглядати комплексно з точки зору трьох аспектів: в'язкості, розміру частинок та кількості додавання. Загалом, за однакових умов вибирайте MC з вищою в'язкістю, і враховуючи вимоги до технологічності, в'язкість не повинна бути занадто високою. Тому обраний MC повинен мати високий коефіцієнт водоутримання та низьку в'язкість. Серед продуктів MC для клейової штукатурної системи тонкошарової штукатурки можна рекомендувати MH60001P6 тощо.
4.2 Штукатурний розчин на цементній основі
Штукатурний розчин вимагає гарної однорідності розчину, і його легше рівномірно наносити під час штукатурення. Водночас, він вимагає хороших характеристик проти розтікання, високої продуктивності перекачування, плинності та оброблюваності. Тому вибирається цементний розчин з нижчою в'язкістю, швидшим диспергуванням та нарощуванням консистенції (менші частинки) у цементному розчині.
При виготовленні плиткового клею, для забезпечення безпеки та високої ефективності, особливо важливо, щоб розчин мав довший час розкриття та кращі протиковзкі властивості, а також щоб вимагалося хороше зчеплення між основою та плиткою. Тому плиткові клеї мають відносно високі вимоги до MC. Однак, MC зазвичай має відносно високий вміст у плиткових клеях. При виборі MC, щоб задовольнити вимогу до тривалішого часу розкриття, MC повинен мати вищий коефіцієнт утримання води, а коефіцієнт утримання води вимагає відповідної в'язкості, кількості додавання та розміру частинок. Для досягнення хороших протиковзких властивостей MC має хороший загусний ефект, завдяки чому розчин має сильний вертикальний опір плинності, а загусні властивості мають певні вимоги щодо в'язкості, ступеня етерифікації та розміру частинок.
4.4 Самовирівнювальний ґрунтовий розчин
Самовирівнювальний розчин має вищі вимоги до вирівнювальної здатності розчину, тому доцільно вибирати продукти на основі ефіру целюлози з низькою в'язкістю. Оскільки самовирівнювання вимагає, щоб рівномірно перемішаний розчин міг автоматично вирівнюватися на землі, потрібна плинність та здатність до перекачування, тому співвідношення води до матеріалу має бути великим. Щоб запобігти розтіканню, необхідно використовувати MC для контролю утримання води поверхнею та забезпечення в'язкості, щоб запобігти осіданню.
4.5 Розчин для кладки
Оскільки кладочний розчин безпосередньо контактує з поверхнею кладки, він, як правило, є товстошаровою конструкцією. Розчин повинен мати високу оброблюваність та водоутримувальні властивості, а також забезпечувати міцність зчеплення з кладкою, покращувати оброблюваність та підвищувати ефективність. Тому вибраний волокнистий розчин повинен допомогти розчину покращити вищезазначені характеристики, а в'язкість целюлозного ефіру не повинна бути занадто високою.
4.6 Ізоляційний розчин
Оскільки теплоізоляційний розчин переважно наноситься вручну, необхідно, щоб обраний MC забезпечував розчину добру оброблюваність, легкість у транспортуванні та відмінне утримання води. MC також повинен мати характеристики високої в'язкості та високої повітроуловлюваності.
5 Висновок
Функції целюлозного ефіру в цементному розчині - утримування води, загущення, захоплення повітря, уповільнення та покращення міцності зчеплення на розтяг тощо.
Час публікації: 30 січня 2023 р.