Гідроксильні групи наефір целюлозиМолекули та атоми кисню на ефірних зв'язках утворюють водневі зв'язки з молекулами води, перетворюючи вільну воду на зв'язану, тим самим відіграючи важливу роль у водоутриманні; взаємна дифузія між молекулами води та молекулярними ланцюгами целюлозного ефіру дозволяє молекулам води потрапляти всередину макромолекулярного ланцюга целюлозного ефіру та піддаватися сильним обмеженням, утворюючи тим самим вільну та заплутану воду, що покращує водоутримання цементного розчину; целюлозний ефір покращує реологічні властивості, пористу структуру мережі та осмотичний тиск свіжого цементного розчину, або плівкоутворюючі властивості целюлозного ефіру перешкоджають дифузії води.
Утримання води ефіром целюлози відбувається завдяки розчинності та дегідратації самого ефіру целюлози. Гідратаційної здатності гідроксильних груп недостатньо, щоб компенсувати міцні водневі зв'язки та сили Ван-дер-Ваальса між молекулами, тому він лише набухає, але не розчиняється у воді. Коли в молекулярний ланцюг вводяться замісники, вони не тільки руйнують водневі ланцюги, але й руйнуються міжланцюгові водневі зв'язки через заклинення замісників між сусідніми ланцюгами. Чим більші замісники, тим більша відстань між молекулами, і тим більший ефект руйнування водневих зв'язків. Після набухання решітки целюлози розчин потрапляє всередину, і ефір целюлози стає водорозчинним, утворюючи розчин з високою в'язкістю, який потім відіграє певну роль в утриманні води.
Фактори, що впливають на ефективність утримання води:
В'язкість: Чим вища в'язкість целюлозного ефіру, тим краща водоутримувальна здатність, але чим вища в'язкість, тим вища відносна молекулярна маса целюлозного ефіру, і відповідно зменшується його розчинність, що негативно впливає на концентрацію та будівельні характеристики розчину. Загалом, для одного й того ж продукту результати в'язкості, виміряні різними методами, дуже відрізняються, тому порівняння в'язкості повинно проводитися між однаковими методами випробувань (включаючи температуру, ротор тощо).
Кількість додавання: Чим більша кількість целюлозного ефіру додається до розчину, тим краща водоутримувальна здатність. Зазвичай невелика кількість целюлозного ефіру може значно покращити коефіцієнт водоутримання розчину. Коли кількість досягає певного рівня, тенденція до збільшення коефіцієнта водоутримання сповільнюється.
Дрібність частинок: Чим дрібніші частинки, тим краще утримують воду. Коли великі частинки целюлозного ефіру контактують з водою, їхня поверхня негайно розчиняється та утворює гель, який огортає матеріал, запобігаючи подальшому проникненню молекул води. Іноді навіть тривале перемішування не може досягти рівномірного диспергування та розчинення, утворюючи каламутний флокулентний розчин або агломерацію, що значно впливає на утримання води целюлозним ефіром. Розчинність є одним із факторів вибору целюлозного ефіру. Дрібність помелу також є важливим показником ефективності метилцелюлозного ефіру. Дрібність помелу впливає на розчинність метилцелюлозного ефіру. Грубіший целюлозний ефір зазвичай гранульований і легко розчиняється у воді без агломерації, але швидкість розчинення дуже повільна, і він не підходить для використання в сухих розчинах.
Температура: Зі зростанням температури навколишнього середовища здатність целюлозних ефірів до утримання води зазвичай зменшується, але деякі модифіковані целюлозні ефіри також добре утримують воду за високих температур; при підвищенні температури гідратація полімерів послаблюється, і вода між ланцюгами витісняється. Коли дегідратація достатня, молекули починають агрегуватися, утворюючи тривимірний гель з мережевою структурою.
Молекулярна структура: Целюлозні ефіри з меншим ступенем заміщення краще утримують воду.
Загущення та тиксотропія
Згущення:
Вплив на адгезійну здатність та стійкість до просідання: ефіри целюлози надають вологому розчину чудову в'язкість, що може значно збільшити адгезійну здатність вологого розчину з основним шаром та покращити стійкість розчину до просідання. Він широко використовується в штукатурних розчинах, розчинах для склеювання плитки та системах утеплення зовнішніх стін 3.
Вплив на однорідність матеріалу: Загущувальний ефект целюлозних ефірів також може підвищити антидисперсійну здатність та однорідність свіжозмішаних матеріалів, запобігти розшаруванню матеріалу, сегрегації та просочуванню води, а також може використовуватися у фібробетоні, підводному бетоні та самоущільнюючому бетоні.
Джерело та вплив ефекту загущення: Загущувальний ефект целюлозного ефіру на матеріали на основі цементу зумовлений в'язкістю розчину целюлозного ефіру. За однакових умов, чим вища в'язкість целюлозного ефіру, тим краща в'язкість модифікованих цементних матеріалів, але якщо в'язкість занадто висока, це вплине на плинність та працездатність матеріалу (наприклад, на прилипання до штукатурного ножа). Самовирівнювальний розчин та самоущільнювальний бетон з високими вимогами до плинності потребують дуже низької в'язкості целюлозного ефіру. Крім того, загущувальний ефект целюлозного ефіру також збільшить водопотребу цементних матеріалів та збільшить вихід розчину.
Тиксотропія:
Водний розчин ефіру целюлози з високою в'язкістю має високу тиксотропію, що також є основною характеристикою ефіру целюлози. Водний розчин метилцелюлози зазвичай має псевдопластичність та нетиксотропну плинність нижче температури гелю, але демонструє ньютонівські властивості течії при низьких швидкостях зсуву. Псевдопластичність зростає зі збільшенням молекулярної маси або концентрації ефіру целюлози і не має нічого спільного з типом замісника та ступенем заміщення. Тому ефіри целюлози одного класу в'язкості, будь то MC, HPMC або HEMC, завжди демонструють однакові реологічні властивості, якщо концентрація та температура залишаються постійними. При підвищенні температури утворюється структурний гель і виникає висока тиксотропна течія. Ефіри целюлози з високою концентрацією та низькою в'язкістю демонструють тиксотропію навіть нижче температури гелю. Ця властивість дуже корисна для регулювання вирівнювання та просідання будівельного розчину під час будівництва.
Повітрязахоплення
Принцип та вплив на робочі характеристики: Целюлозний ефір має значний повітроуловлювальний ефект на свіжозмішані матеріали на основі цементу. Целюлозний ефір має як гідрофільні групи (гідроксильні групи, ефірні групи), так і гідрофобні групи (метильні групи, глюкозні кільця). Він є поверхнево-активною речовиною з поверхневою активністю, що забезпечує повітроуловлювальний ефект. Повітроуловлювальний ефект створює ефект утворення кульок, що може покращити робочі характеристики свіжозмішаних матеріалів, наприклад, збільшити пластичність і гладкість розчину під час роботи, що сприяє розподілу розчину; це також збільшить вихід розчину та знизить його вартість.
Вплив на механічні властивості: Ефект захоплення повітря збільшить пористість затверділого матеріалу та знизить його механічні властивості, такі як міцність та модуль пружності.
Вплив на плинність: Як поверхнево-активна речовина, целюлозний ефір також має змочувальну або мастильну дію на частинки цементу, що разом з його повітрозабірним ефектом збільшує плинність матеріалів на основі цементу, але його загусний ефект зменшує плинність. Вплив целюлозного ефіру на плинність цементних матеріалів є поєднанням пластифікуючого та загусного ефектів. Загалом кажучи, коли дозування целюлозного ефіру дуже низьке, це проявляється переважно як пластифікуючий або водозменшувальний ефект; коли дозування високе, загусний ефект целюлозного ефіру швидко зростає, а його повітрозабірний ефект має тенденцію до насичення, тому це проявляється як загуснення або збільшення водопотреби.
Час публікації: 23 грудня 2024 р.