Хидроксипропил метилцелулозата (НРМС) е важно производно на целулозата. Той се използва широко в строителните материали поради отличното си задържане на вода, сгъстяване и стабилност в строителния разтвор.
1. Химическа структура и характеристики на HPMC
HPMC е многофункционален полимерен материал, произведен чрез химическа модификация на естествена целулоза. В своята химическа структура хидроксипропил (-CH₂CH(OH)CH3) и метил (-CH3) групи заместват част от хидроксилните групи (-OH) на целулозната молекулярна верига, което прави HPMC с добра разтворимост във вода и сгъстяващи свойства.
Разтворимост: HPMC е лесно разтворим в студена вода, за да образува прозрачен до млечен колоиден разтвор. Разтваря се бавно в гореща вода, което спомага за равномерното му разпределение в строителния разтвор.
Задържане на вода: Полимерната верига на HPMC може ефективно да абсорбира вода и да образува колоиден разтвор с висок вискозитет, като по този начин намалява загубата на вода.
Стабилност: HPMC има отлична химическа стабилност и толерантност към температура и pH стойност, което му позволява да функционира стабилно при различни строителни условия.
2. Ролята на HPMC в строителния разтвор
Увеличете задържането на вода: HPMC може значително да подобри капацитета за задържане на вода на строителния разтвор, главно чрез абсорбиране на свободна вода в разтвора и намаляване на изпарението и изтичането на вода.
Подобряване на обработваемостта: Тъй като HPMC може да образува фина диспергирана мрежа в хоросана, той може да подобри пластичността и обработваемостта на хоросана, което прави конструкцията по-удобна.
Удължаване на отвореното време: Способността на HPMC да задържа влага позволява на хоросана да поддържа консистенция, подходяща за строителство за дълго време, като по този начин удължава отвореното време на хоросана.
3. Механизъм на HPMC за подобряване на задържането на вода
Механизмът на HPMC за подобряване на задържането на вода на хоросана включва главно следните аспекти:
Адсорбция: Хидроксипропиловите и метиловите групи в молекулярната верига на HPMC се комбинират с водните молекули чрез водородни връзки и ван дер Ваалсови сили, за да образуват стабилен хидратиращ слой. HPMC може да абсорбира голямо количество вода, за да образува стабилно състояние на гел. Това състояние на гел може да поддържа високо съдържание на влага в хоросана и да предотврати бързото изпаряване на водата.
Вискоеластични свойства: HPMC се разтваря във вода, за да образува колоиден разтвор с висок вискозитет, който може значително да увеличи вискозитета и реологията на хоросана. Течната фаза с висок вискозитет спомага за намаляване на миграцията на водата, поддържа равномерното разпределение на водата в хоросана и намалява ефекта на отделяне на водата (т.е. плаваща вода и утаяване).
Образуване на структурна мрежа: HPMC може да образува омрежена мрежеста структура във водния разтвор, което помага да се заключи водата и да се ограничи движението й в хоросана, като по този начин се подобрява задържането на вода в хоросана. Тази мрежеста структура на HPMC позволява на хоросана да остане равномерно влажен по време на процеса на втвърдяване, избягвайки проблеми с напукване, причинени от неравномерна загуба на вода.
Ефект на колоидна бариера: Колоидната бариера, образувана от HPMC в хоросана, може да попречи на водата да дифундира навън. Този бариерен ефект прави по-трудно излизането на водата от хоросана, като по този начин увеличава задържането на вода в хоросана.
4. Ефект от практическото приложение на HPMC задържане на вода
При практически приложения, задържането на вода на HPMC има значително влияние върху работата на разтвора, включително подобряване на обработваемостта на разтвора, намаляване на риска от напукване при свиване и подобряване на здравината на свързване. Тези ефекти на приложението са разгледани подробно по-долу.
Подобряване на обработваемостта: Колоидният разтвор, образуван от HPMC в хоросана, може да смаже частиците в хоросана, да подобри оперативността на хоросана и да направи строителния процес по-гладък.
Намаляване на свиването и напукването: Тъй като HPMC може да задържа влагата в хоросана, той намалява загубата на влага по време на процеса на сушене, което е от решаващо значение за избягване на свиване и напукване на хоросана. Хоросанът, който остава равномерно влажен по време на процеса на втвърдяване, има по-малко напрежение при свиване, като по този начин намалява възможността от напукване.
Подобрете здравината на свързване: Равномерно разпределената влага в разтвора помага да се подобри ефективността на реакцията на хидратация на разтвора, гарантира, че циментовите частици са напълно хидратирани и в крайна сметка образуват по-силна връзка. HPMC може да осигури дълготрайна влажна среда, което прави хидратацията на цимента по-пълна, като по този начин повишава здравината на свързване на разтвора.
5. Фактори, влияещи върху HPMC върху строителен разтвор
Ефектът на задържане на вода на HPMC се влияе от много фактори, включително неговото молекулно тегло, степен на заместване, количество на добавяне и съотношение на разтвора.
Молекулно тегло: Най-общо казано, колкото по-голямо е молекулното тегло на HPMC, толкова по-значителен е ефектът на задържане на вода. Твърде голямото молекулно тегло обаче може също да доведе до намаляване на разтворимостта, така че при практически приложения е необходимо да се избере подходящо молекулно тегло според специфичните нужди.
Степен на заместване: Степента на заместване на хидроксипропил и метил в HPMC има голямо влияние върху неговата ефективност. Подходящата степен на заместване може да осигури добро задържане на вода и разтворимост, но твърде високото или твърде ниското заместване може да повлияе на неговата ефективност.
Добавено количество: Добавеното количество HPMC пряко влияе върху задържането на вода в разтвора. Обикновено добавеното количество е между 0,1% и 0,3%. Твърде много добавяне ще увеличи цената и може да повлияе на други свойства на хоросана.
Съотношение на разтвора: Съотношението на други компоненти в разтвора, като цимент, пясък и пълнител, също ще повлияе на ефекта на задържане на вода на HPMC. Разумното съотношение може по-добре да играе ролята на HPMC.
HPMC играе значителна роля в задържането на вода в строителния разтвор чрез своята уникална химична структура и физични свойства. Неговите основни механизми включват адсорбиране на вода за образуване на стабилен хидратиращ слой, увеличаване на вискозитета на хоросана, образуване на мрежова структура и колоидна бариера и т.н. В практически приложения HPMC не само подобрява обработваемостта и якостта на свързване на хоросана, но също така намалява риска от свиване и напукване. В бъдеще, с развитието на науката за материалите, приложението на HPMC в строителните материали ще бъде по-обширно и разнообразно и ще продължи да предоставя висококачествени решения за строителната индустрия.
Време на публикуване: 26 юни 2024 г