У готовому розчині кількість доданого целюлозного ефіру дуже низька, але він може значно покращити характеристики вологого розчину, і це основна добавка, яка впливає на будівельні характеристики розчину. Розумний вибір целюлозних ефірів різних сортів, різної в'язкості, різного розміру частинок, різного ступеня в'язкості та доданої кількості позитивно вплине на покращення характеристик сухого порошкового розчину. Наразі багато розчинів для кладки та штукатурки мають погану водоутримувальну здатність, і водяна суспензія розшаровується після кількох хвилин стояння.
Утримання води є важливою характеристикою метилуефір целюлози, і це також характеристика, на яку звертають увагу багато вітчизняних виробників сухих розчинових сумішей, особливо ті, що знаходяться в південних регіонах з високими температурами. Фактори, що впливають на водоутримувальний ефект сухої розчинової суміші, включають кількість доданого MC, в'язкість MC, дрібність частинок та температуру середовища використання.
Целюлозний ефір – це синтетичний полімер, отриманий з природної целюлози шляхом хімічної модифікації. Целюлозний ефір є похідною природної целюлози. Виробництво целюлозного ефіру відрізняється від виробництва синтетичних полімерів. Його найосновнішим матеріалом є целюлоза, природна полімерна сполука. Через особливості структури природної целюлози, сама целюлоза не має здатності реагувати з етерифікаційними агентами. Однак після обробки набухаючим агентом міцні водневі зв'язки між молекулярними ланцюгами та ланцюгами руйнуються, а активне вивільнення гідроксильної групи перетворюється на реакційноздатну лужну целюлозу. Отримання целюлозного ефіру.
Властивості ефірів целюлози залежать від типу, кількості та розподілу замісників. Класифікація ефірів целюлози також базується на типі замісників, ступені етерифікації, розчинності та пов'язаних з ними властивостях застосування. За типом замісників у молекулярному ланцюзі їх можна розділити на моноефіри та змішані ефіри. MC, який ми зазвичай використовуємо, - це моноефір, а HPMC - змішаний ефір. Метилцелюлозний ефір MC - це продукт, що утворюється після заміщення гідроксильної групи в глюкозній ланці природної целюлози метоксигрупою. Частина гідроксильної групи в ланці заміщується метоксигрупою, а інша частина - гідроксипропілгрупою. Етилметилцелюлозний ефір HEMC - це основні різновиди, що широко використовуються та продаються на ринку.
За розчинністю їх можна розділити на іонні та неіонні. Водорозчинні неіонні ефіри целюлози в основному складаються з двох серій алкільних ефірів та гідроксиалкільних ефірів. Іонна КМЦ в основному використовується в синтетичних мийних засобах, текстильному друкарстві та фарбуванні, харчових продуктах та нафтогазових компаніях. Неіонні КМЦ, ГПМЦ, ГЕМЦ тощо в основному використовуються в будівельних матеріалах, латексних покриттях, медицині, повсякденних хімікатах тощо. Використовуються як загусник, вологоутримуючий агент, стабілізатор, диспергатор та плівкоутворювач.
Водоутримання целюлозного ефіру: У виробництві будівельних матеріалів, особливо сухого порошкового розчину, целюлозний ефір відіграє незамінну роль, особливо у виробництві спеціальних розчинів (модифікованих розчинів), де він є незамінним і важливим компонентом. Важлива роль водорозчинного целюлозного ефіру в розчині має три аспекти: один - чудова водоутримуюча здатність, інший - вплив на консистенцію та тиксотропію розчину, а третій - взаємодія з цементом. Водоутримуючий ефект целюлозного ефіру залежить від водопоглинання базового шару, складу розчину, товщини шару розчину, водопотреби розчину та часу затвердіння матеріалу, що затвердіває. Водоутримання самого целюлозного ефіру відбувається завдяки розчинності та дегідратації самого целюлозного ефіру. Як відомо, хоча молекулярний ланцюг целюлози містить велику кількість високогідратованих ОН-груп, він не розчиняється у воді, оскільки структура целюлози має високий ступінь кристалічності. Гідратаційної здатності гідроксильних груп недостатньо, щоб покрити міцні водневі зв'язки та сили Ван-дер-Ваальса між молекулами. Тому він лише набухає, але не розчиняється у воді. Коли замісник вводиться в молекулярний ланцюг, не тільки замісник руйнує водневий ланцюг, але й міжланцюговий водневий зв'язок руйнується через вклинення замісника між сусідніми ланцюгами. Чим більший замісник, тим більша відстань між молекулами. Чим більша відстань. Чим більший ефект руйнування водневих зв'язків, тим більший ефект руйнування водневих зв'язків, тим більше целюлозний ефір стає водорозчинним після розширення целюлозної решітки та потрапляння розчину, утворюючи розчин з високою в'язкістю. При підвищенні температури гідратація полімеру послаблюється, і вода між ланцюгами витісняється. Коли ефект дегідратації достатній, молекули починають агрегувати, утворюючи тривимірну сітчасту структуру гелю та згортаючись.
Фактори, що впливають на водоутримування розчину, включають в'язкість целюлозного ефіру, його кількість, дрібність частинок та температуру використання.
Чим більша в'язкість целюлозного ефіру, тим краща водоутримувальна здатність. В'язкість є важливим параметром характеристик целюлозного етеру. Наразі різні виробники целюлозного етеру використовують різні методи та прилади для вимірювання в'язкості целюлозного етеру. Основними методами є Haake Rotovisko, Hoppler, Ubbelohde та Brookfield. 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 і чим вища молекулярна маса метилцелюлози (MC), відповідне зниження її 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, тобто під час будівництва це проявляється у прилипанні до скребка та високій адгезії до основи. Але це не сприяє підвищенню структурної міцності самого вологого розчину. Під час будівництва стійкість до просідання не є очевидною. Навпаки, деякі модифіковані ефіри метилцелюлози середньої та низької в'язкості мають чудові показники у покращенні структурної міцності вологого розчину.
Чим більша кількість целюлозного ефіру додається до розчину, тим краща водоутримуюча здатність, а чим вища в'язкість, тим краща водоутримуюча здатність.
Що стосується розміру частинок, то чим дрібніша частинка, тим краще утримується вода. Після контакту великих частинок целюлозного ефіру з водою їхня поверхня негайно розчиняється та утворює гель, який огортає матеріал, запобігаючи подальшому проникненню молекул води. Іноді навіть після тривалого перемішування він не може рівномірно диспергуватися та розчинятися, утворюючи каламутний флокулянтний розчин або агломерацію. Це значно впливає на утримання води целюлозним ефіром, а розчинність є одним із факторів вибору целюлозного ефіру. Тонкість помелу також є важливим показником експлуатаційних характеристик метилцелюлозного ефіру. Метилцелюлозний ефір, що використовується для сухого порошкового розчину, повинен бути порошкоподібним з низьким вмістом води, а тонкість помелу також вимагає, щоб 20%~60% розміру частинок було менше 63 мкм. Тонкість помелу впливає на розчинність метилцелюлозного ефіру. Грубий метилцелюлозний ефір зазвичай гранульований і легко розчиняється у воді без агломерації, але швидкість розчинення дуже повільна, тому він не підходить для використання в сухому порошковому розчині. У сухому порошковому розчині MC диспергований серед цементуючих матеріалів, таких як заповнювач, дрібний наповнювач та цемент, і лише достатньо дрібний порошок може уникнути агломерації метилцелюлозного ефіру при змішуванні з водою. Коли MC додають з водою для розчинення агломератів, його дуже важко диспергувати та розчинити. Грубий подрібнення MC не тільки є марнотратним, але й знижує локальну міцність розчину. Коли такий сухий порошковий розчин наноситься на велику площу, швидкість затвердіння локального сухого порошкового розчину значно зменшується, а через різний час затвердіння з'являються тріщини. Для напилюваного розчину з механічною конструкцією вимоги до тонкості помелу вищі через коротший час змішування.
Тонкість помелу метилцелюлози також має певний вплив на її утримання води. Загалом, для ефірів метилцелюлози з однаковою в'язкістю, але різною тонкістю, за однакової кількості додавання, чим дрібніше, тим краще утримується вода.
Водоутримування метилгідроксиетилцелюлози також пов'язане з використовуваною температурою, а водоутримування метилцелюлозного ефіру зменшується зі збільшенням температури. Однак у реальних випадках застосування сухий порошковий розчин часто наноситься на гарячі основи за високих температур (вище 40 градусів) у багатьох середовищах, таких як штукатурка зовнішніх стін під сонцем влітку, що часто прискорює затвердіння цементу та твердіння сухого порошкового розчину. Зниження швидкості водоутримання призводить до очевидного відчуття, що це впливає як на оброблюваність, так і на стійкість до тріщин, і особливо важливо зменшити вплив температурних факторів за цих умов. Хоча добавки метилгідроксиетилцелюлозного ефіру в даний час вважаються передовими в технологічному розвитку, їх залежність від температури все одно призведе до послаблення характеристик сухого порошкового розчину. Хоча кількість метилгідроксиетилцелюлози збільшується (літня формула), оброблюваність та стійкість до тріщин все ще не можуть задовольнити потреби використання. Завдяки спеціальній обробці метилгідроксиетилцелюлози, такій як збільшення ступеня етерифікації тощо, ефект водоутримання можна підтримувати при вищій температурі, що забезпечує кращу продуктивність у суворих умовах.
Крім того, загущення та тиксотропія целюлозного ефіру: друга функція целюлозного ефіру – загущення залежить від: ступеня полімеризації целюлозного ефіру, концентрації розчину, швидкості зсуву, температури та інших умов. Гелеутворююча властивість розчину є унікальною для алкілцелюлози та її модифікованих похідних. Гелеутворюючі властивості пов'язані зі ступенем заміщення, концентрацією розчину та добавками. Для гідроксиалкілмодифікованих похідних гелеутворюючі властивості також пов'язані зі ступенем модифікації гідроксиалкілу. Для низьков'язкої MC та HPMC можна приготувати 10%-15% розчин, середньов'язкої MC та HPMC можна приготувати 5%-10% розчин, тоді як високов'язкої MC та...ГПМЦМожна приготувати лише 2%-3% розчин, і зазвичай класифікація в'язкості ефіру целюлози також градієнтована за розчином 1%-2%. Високомолекулярний ефір целюлози має високу ефективність загущення. У розчині з однаковою концентрацією полімери з різною молекулярною масою мають різну в'язкість. Високий ступінь. Цільової в'язкості можна досягти лише додаванням великої кількості ефіру целюлози з низькою молекулярною масою. Його в'язкість мало залежить від швидкості зсуву, і висока в'язкість досягає цільової в'язкості, а необхідна кількість додавання невелика, а в'язкість залежить від ефективності загущення. Тому для досягнення певної консистенції необхідно забезпечити певну кількість ефіру целюлози (концентрацію розчину) та в'язкість розчину. Температура гелеутворення розчину також лінійно зменшується зі збільшенням концентрації розчину, і гелеутворення відбувається при кімнатній температурі після досягнення певної концентрації. Концентрація гелеутворення ГПМЦ при кімнатній температурі є відносно високою.
Консистенцію також можна регулювати, вибираючи розмір частинок та вибираючи ефіри целюлози з різним ступенем модифікації. Так звана модифікація полягає у введенні певного ступеня заміщення гідроксиалкільних груп у структуру скелета целюлози. Змінюючи відносні значення заміщення двох замісників, тобто відносні значення заміщення метокси- та гідроксиалкільних груп DS та ms, про які ми часто говоримо. Різні вимоги до експлуатаційних характеристик ефіру целюлози можна отримати, змінюючи відносні значення заміщення двох замісників.
Зв'язок між консистенцією та модифікацією: додавання целюлозного ефіру впливає на споживання води розчином, зміна співвідношення вода-в'яжуча речовина води та цементу має ефект загущення, чим вище дозування, тим більше споживання води.
Целюлозні ефіри, що використовуються в порошкоподібних будівельних матеріалах, повинні швидко розчинятися в холодній воді та забезпечувати відповідну консистенцію для системи. Якщо їм дати певну швидкість зсуву, вони все одно стануть хлоп'ястими та колоїдними блоками, що є неякісним продуктом.
Також існує хороша лінійна залежність між консистенцією цементної пасти та дозуванням целюлозного ефіру. Целюлозний ефір може значно збільшити в'язкість розчину. Чим більше дозування, тим більш очевидний ефект. Водний розчин целюлозного ефіру з високою в'язкістю має високу тиксотропію, що також є основною характеристикою целюлозного ефіру. Водні розчини полімерів MC зазвичай мають псевдопластичну та нетиксотропну плинність нижче температури гелю, але ньютонівські властивості текучості при низьких швидкостях зсуву. Псевдопластичність зростає зі збільшенням молекулярної маси або концентрації целюлозного ефіру, незалежно від типу замісника та ступеня заміщення. Тому целюлозні ефіри одного класу в'язкості, незалежно від MC, HPMC, HEMC, завжди демонструватимуть однакові реологічні властивості, якщо концентрація та температура залишаються постійними. Структурні гелі утворюються при підвищенні температури, і виникають високо тиксотропні течії. Целюлозні ефіри з високою концентрацією та низькою в'язкістю демонструють тиксотропію навіть нижче температури гелю. Ця властивість є дуже корисною для регулювання вирівнювання та просідання при будівництві будівельного розчину. Тут слід пояснити, що чим вища в'язкість целюлозного ефіру, тим краще утримує воду, але чим вища в'язкість, тим вища відносна молекулярна маса целюлозного ефіру та відповідне зниження його розчинності, що негативно впливає на концентрацію розчину та будівельні характеристики. Чим вища в'язкість, тим помітніший ефект загущення розчину, але він не є повністю пропорційним. Деякі розчини мають середню та низьку в'язкість, але модифікований целюлозний ефір має кращі показники покращення структурної міцності вологого розчину. Зі збільшенням в'язкості покращується утримання води целюлозним ефіром.
Уповільнення целюлозного ефіру: Третя функція целюлозного ефіру полягає у уповільненні процесу гідратації цементу. Целюлозний ефір надає розчину різні корисні властивості, а також знижує теплоту ранньої гідратації цементу та уповільнює динамічний процес гідратації цементу. Це несприятливо для використання розчину в холодних регіонах. Цей ефект уповільнення зумовлений адсорбцією молекул целюлозного ефіру на продуктах гідратації, таких як CSH та Ca(OH)2. Через збільшення в'язкості порового розчину целюлозний ефір знижує рухливість іонів у розчині, тим самим уповільнюючи процес гідратації. Чим вища концентрація целюлозного ефіру в мінеральному гелевому матеріалі, тим вираженіший ефект уповільнення гідратації. Целюлозний ефір не тільки уповільнює тужавлення, але й уповільнює процес твердіння цементного розчину. Уповільнювальний ефект целюлозного ефіру залежить не тільки від його концентрації в мінеральній гелевій системі, але й від хімічної структури. Чим вищий ступінь метилювання HEMC, тим кращий уповільнювальний ефект целюлозного ефіру. Співвідношення гідрофільного заміщення до заміщення, що збільшує вміст води, уповільнювальний ефект сильніший. Однак в'язкість целюлозного ефіру мало впливає на кінетику гідратації цементу.
Зі збільшенням вмісту целюлозного ефіру час тужавіння розчину значно збільшується. Існує добра нелінійна кореляція між початковим часом тужавлення розчину та вмістом целюлозного ефіру, а також добра лінійна кореляція між кінцевим часом тужавлення та вмістом целюлозного ефіру. Ми можемо контролювати час роботи розчину, змінюючи кількість целюлозного ефіру.
Підсумовуючи, у готовому розчині,ефір целюлозивідіграє певну роль у водоутриманні, загущенні, уповільненні гідратації цементу та покращенні будівельних характеристик. Хороша водоутримувальна здатність робить гідратацію цементу більш повною, може покращити вологу в'язкість розчину, збільшити міцність зчеплення розчину та регулювати час. Додавання целюлозного ефіру до розчину, що наноситься механічним напиленням, може покращити продуктивність напилення або перекачування та структурну міцність розчину. Тому целюлозний ефір широко використовується як важлива добавка до готових розчинів.
Час публікації: 28 квітня 2024 р.