В готовия хоросан добавеното количество целулозен етер е много малко, но може значително да подобри експлоатационните характеристики на мокрия хоросан и е основна добавка, която влияе върху строителните характеристики на хоросана. Разумният избор на целулозни етери от различни разновидности, различен вискозитет, различни размери на частиците, различни степени на вискозитет и добавени количества ще има положително въздействие върху подобряването на експлоатационните характеристики на сухия прахообразен разтвор. Понастоящем много разтвори за зидария и мазилки имат лошо задържане на вода и водната каша ще се отдели след няколко минути престой. Задържането на вода е важна производителност на метилцелулозен етер и също е производителност, на която обръщат внимание много местни производители на сухи смеси, особено тези в южните райони с високи температури. Факторите, влияещи върху ефекта на задържане на вода на суха смес, включват количеството добавен MC, вискозитета на MC, фиността на частиците и температурата на околната среда.
1. Концепция
Целулозният етер е синтетичен полимер, произведен от естествена целулоза чрез химическа модификация. Целулозният етер е производно на естествената целулоза. Производството на целулозен етер е различно от синтетичните полимери. Най-основният му материал е целулозата, естествено полимерно съединение. Поради особеностите на структурата на естествената целулоза, самата целулоза няма способността да реагира с етерифициращите агенти. Въпреки това, след третирането на набъбващия агент, силните водородни връзки между молекулните вериги и веригите се разрушават и активното освобождаване на хидроксилната група се превръща в реактивна алкална целулоза. Получаване на целулозен етер.
Свойствата на целулозните етери зависят от вида, броя и разпределението на заместителите. Класификацията на целулозните етери също се основава на вида на заместителите, степента на етерификация, разтворимостта и свързаните с тях свойства на приложение. Според вида на заместителите в молекулната верига, тя може да бъде разделена на моноетер и смесен етер. MC, който обикновено използваме, е моноетер, а HPMC е смесен етер. Метилцелулозен етер MC е продукт, след като хидроксилната група на глюкозната единица на естествената целулоза е заместена с метокси. Това е продукт, получен чрез заместване на част от хидроксилната група на единицата с метокси група и друга част с хидроксипропилова група. Структурната формула е [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x хидроксиетил метилцелулозен етер HEMC, това са основните разновидности, широко използвани и продавани на пазара.
По отношение на разтворимостта може да се раздели на йонен и нейонен. Водоразтворимите нейонни целулозни етери се състоят главно от две серии алкилови етери и хидроксиалкилови етери. Йонният CMC се използва главно в синтетични детергенти, печат и боядисване на текстил, проучване на храни и нефт. Нейонните MC, HPMC, HEMC и т.н. се използват главно в строителни материали, латексови покрития, медицина, ежедневни химикали и т.н. Използват се като сгъстител, водозадържащ агент, стабилизатор, дисперсант и филмообразуващ агент.
2. Водозадържане на целулозен етер
Задържане на вода от целулозен етер: При производството на строителни материали, особено сух прахообразен хоросан, целулозен етер играе незаменима роля, особено при производството на специален хоросан (модифициран хоросан), той е незаменим и важен компонент.
Важната роля на водоразтворимия целулозен етер в хоросана има главно три аспекта, единият е отличен капацитет за задържане на вода, другият е влиянието върху консистенцията и тиксотропията на хоросана, а третият е взаимодействието с цимента. Водозадържащият ефект на целулозния етер зависи от водопоглъщането на основния слой, състава на хоросана, дебелината на хоросанния слой, потребността от вода на хоросана и времето за втвърдяване на втвърдяващия материал. Задържането на вода в самия целулозен етер идва от разтворимостта и дехидратацията на самия целулозен етер. Както всички знаем, въпреки че молекулярната верига на целулозата съдържа голям брой силно хидратиращи ОН групи, тя не е разтворима във вода, тъй като структурата на целулозата има висока степен на кристалност.
Хидратиращата способност на хидроксилните групи сама по себе си не е достатъчна, за да покрие силните водородни връзки и ван дер Ваалсовите сили между молекулите. Следователно той само набъбва, но не се разтваря във вода. Когато заместител се въведе в молекулната верига, не само заместителят разрушава водородната верига, но и междуверижната водородна връзка се разрушава поради вклиняването на заместителя между съседни вериги. Колкото по-голям е заместителят, толкова по-голямо е разстоянието между молекулите. Колкото по-голямо е разстоянието. Колкото по-голям е ефектът от разрушаването на водородните връзки, целулозният етер става водоразтворим, след като целулозната решетка се разшири и разтворът влезе, образувайки разтвор с висок вискозитет. Когато температурата се повиши, хидратацията на полимера отслабва и водата между веригите се изтласква. Когато ефектът на дехидратация е достатъчен, молекулите започват да се агрегират, образувайки триизмерен мрежест гел и се разгъват.
Факторите, влияещи върху задържането на вода на разтвора, включват вискозитета на целулозния етер, добавеното количество, фиността на частиците и температурата на използване.
Колкото по-висок е вискозитетът на целулозния етер, толкова по-добре е задържането на вода. Вискозитетът е важен параметър за ефективността на MC. Понастоящем различните производители на MC използват различни методи и инструменти за измерване на вискозитета на MC. Основните методи са Haake Rotovisko, Hoppler, Ubbelohde и Brookfield. За един и същ продукт резултатите за вискозитет, измерени с различни методи, са много различни, а някои дори имат двойни разлики. Следователно, когато се сравнява вискозитетът, той трябва да се извърши между едни и същи методи за изпитване, включително температура, ротор и др.
Най-общо казано, колкото по-висок е вискозитетът, толкова по-добър е ефектът на задържане на вода. Въпреки това, колкото по-висок е вискозитетът и по-високото молекулно тегло на MC, съответното намаляване на неговата разтворимост ще има отрицателно въздействие върху якостта и строителните характеристики на хоросана. Колкото по-висок е вискозитетът, толкова по-очевиден е сгъстяващият ефект върху хоросана, но той не е правопропорционален. Колкото по-висок е вискозитетът, толкова по-вискозен ще бъде мокрият разтвор, тоест по време на строителството се проявява като залепване към скрепера и висока адхезия към основата. Но не е полезно да се увеличи структурната здравина на самия мокър хоросан. По време на строителството ефективността срещу провисване не е очевидна. Напротив, някои метилцелулозни етери със среден и нисък вискозитет, но модифицирани, имат отлична производителност при подобряване на структурната якост на мокър разтвор.
Колкото по-голямо е количеството целулозен етер, добавено към хоросана, толкова по-добра е ефективността на задържане на вода и колкото по-висок е вискозитетът, толкова по-добра е ефективността на задържане на вода.
По отношение на размера на частиците, колкото по-фини са частиците, толкова по-добре се задържа водата. След като големите частици целулозен етер влязат в контакт с вода, повърхността незабавно се разтваря и образува гел, за да обвие материала, за да предотврати продължаващото проникване на водни молекули. Понякога не може да бъде равномерно диспергиран и разтворен дори след продължително разбъркване, образувайки мътен флокулентен разтвор или агломерация. Той значително влияе върху задържането на вода на целулозния етер, а разтворимостта е един от факторите за избор на целулозен етер.
Чистотата също е важен показател за ефективност на метилцелулозен етер. MC, използван за сух прахообразен хоросан, трябва да бъде прах с ниско водно съдържание, а фиността също така изисква 20%~60% от размера на частиците да бъде по-малък от 63um. Чистотата влияе върху разтворимостта на метилцелулозен етер. Грубият MC обикновено е гранулиран и лесно се разтваря във вода без агломерация, но скоростта на разтваряне е много бавна, така че не е подходящ за използване в сух прахообразен хоросан. В сух прахообразен хоросан MC се диспергира сред циментиращи материали като инертен материал, фин пълнител и цимент и само достатъчно фин прах може да избегне агломерацията на метил целулозен етер при смесване с вода. Когато MC се добави с вода за разтваряне на агломератите, е много трудно да се диспергира и разтвори.
Едрата финост на MC не само е разточителна, но и намалява локалната якост на хоросана. Когато такъв сух прахообразен разтвор се нанесе на голяма площ, скоростта на втвърдяване на местния сух прахообразен разтвор ще бъде значително намалена и ще се появят пукнатини поради различни времена на втвърдяване. За пръскания разтвор с механична конструкция изискването за финост е по-високо поради по-краткото време на смесване.
Чистотата на MC също има известно влияние върху задържането на вода. Най-общо казано, за метилцелулозни етери със същия вискозитет, но различна финост, при едно и също добавено количество, колкото по-фини, толкова по-фини, толкова по-добър е ефектът на задържане на вода.
Задържането на вода на MC също е свързано с използваната температура, а задържането на вода на метилцелулозен етер намалява с повишаването на температурата. Въпреки това, при действителни приложения на материали сухият прахообразен разтвор често се нанася върху горещи основи при високи температури (по-високи от 40 градуса) в много среди, като шпакловка на външни стени под слънцето през лятото, което често ускорява втвърдяването на цимента и втвърдяването на сух прахообразен хоросан. Намаляването на степента на задържане на вода води до очевидното усещане, че както обработваемостта, така и устойчивостта на пукнатини са засегнати и е особено важно да се намали влиянието на температурните фактори при това състояние.
Въпреки че добавките на метил хидроксиетилцелулозен етер в момента се считат за водещи в технологичното развитие, тяхната зависимост от температурата все още ще доведе до отслабване на характеристиките на сухия прахообразен разтвор. Въпреки че количеството метил хидроксиетил целулоза е увеличено (лятна формула), обработваемостта и устойчивостта на напукване все още не могат да отговорят на нуждите на употреба. Чрез някаква специална обработка на MC, като повишаване на степента на етерификация и т.н., ефектът на задържане на вода може да се поддържа при по-висока температура, така че да може да осигури по-добра производителност при тежки условия.
3. Сгъстяване и тиксотропия на целулозен етер
Сгъстяване и тиксотропия на целулозния етер: Втората функция на целулозния етер - сгъстяващият ефект зависи от: степента на полимеризация на целулозния етер, концентрацията на разтвора, скоростта на срязване, температурата и други условия. Свойството на желиране на разтвора е уникално за алкилцелулозата и нейните модифицирани производни. Свойствата на желиране са свързани със степента на заместване, концентрацията на разтвора и добавките. За хидроксиалкил модифицираните производни свойствата на гела също са свързани със степента на модификация на хидроксиалкила. За MC и HPMC с нисък вискозитет може да се приготви 10%-15% разтвор, MC със среден вискозитет и HPMC може да се приготви 5%-10% разтвор, докато MC и HPMC с висок вискозитет могат да се приготвят само 2%-3% разтвор и обикновено класификацията на вискозитета на целулозния етер също се класифицира с 1%-2% разтвор.
Целулозен етер с високо молекулно тегло има висока ефективност на сгъстяване. В разтвор с една и съща концентрация полимерите с различно молекулно тегло имат различен вискозитет. Висока степен. Целевият вискозитет може да бъде постигнат само чрез добавяне на голямо количество целулозен етер с ниско молекулно тегло. Неговият вискозитет има малка зависимост от скоростта на срязване и високият вискозитет достига целевия вискозитет, а необходимото количество на добавяне е малко и вискозитетът зависи от ефективността на сгъстяване. Следователно, за да се постигне определена консистенция, трябва да се гарантира определено количество целулозен етер (концентрация на разтвора) и вискозитет на разтвора. Температурата на гел на разтвора също намалява линейно с увеличаването на концентрацията на разтвора и желира при стайна температура след достигане на определена концентрация. Концентрацията на желиране на HPMC е относително висока при стайна температура.
Консистенцията също може да се регулира чрез избор на размер на частиците и избор на целулозни етери с различни степени на модификация. Така наречената модификация е да се въведе определена степен на заместване на хидроксиалкиловите групи в скелетната структура на МС. Чрез промяна на относителните стойности на заместване на двата заместителя, тоест DS и ms относителните стойности на заместване на метокси и хидроксиалкиловите групи, които често казваме. Различни изисквания за ефективност на целулозния етер могат да бъдат получени чрез промяна на относителните стойности на заместване на двата заместителя.
Връзката между консистенция и модификация: добавянето на целулозен етер влияе върху консумацията на вода на разтвора, промяната на съотношението вода-свързващо вещество на вода и цимент е ефектът на сгъстяване, колкото по-висока е дозата, толкова по-голяма е консумацията на вода.
Целулозните етери, използвани в прахообразни строителни материали, трябва да се разтварят бързо в студена вода и да осигуряват подходяща консистенция за системата. Ако се даде определена скорост на срязване, той все още става флокулентен и колоиден блок, което е нестандартен или продукт с лошо качество.
Съществува и добра линейна зависимост между консистенцията на циментовата паста и дозировката на целулозния етер. Целулозният етер може значително да увеличи вискозитета на хоросана. Колкото по-голяма е дозата, толкова по-очевиден е ефектът. Водният разтвор на целулозен етер с висок вискозитет има висока тиксотропия, която също е основна характеристика на целулозния етер. Водните разтвори на MC полимери обикновено имат псевдопластична и нетиксотропна течливост под тяхната температура на гел, но свойства на нютоново течение при ниски скорости на срязване. Псевдопластичността се увеличава с молекулното тегло или концентрацията на целулозния етер, независимо от вида на заместителя и степента на заместване. Следователно целулозните етери с еднакъв вискозитетен клас, без значение MC, HPMC, HEMC, винаги ще показват едни и същи реологични свойства, докато концентрацията и температурата се поддържат постоянни.
При повишаване на температурата се образуват структурни гелове и възникват силно тиксотропни потоци. Целулозните етери с висока концентрация и нисък вискозитет показват тиксотропия дори под температурата на гела. Това свойство е от голяма полза за регулиране на нивелирането и провисването в строителния разтвор. Тук трябва да се обясни, че колкото по-висок е вискозитетът на целулозния етер, толкова по-добре е задържането на вода, но колкото по-висок е вискозитетът, толкова по-високо е относителното молекулно тегло на целулозния етер и съответното намаляване на неговата разтворимост, което има отрицателно въздействие върху концентрацията на разтвора и строителните характеристики. Колкото по-висок е вискозитетът, толкова по-очевиден е сгъстяващият ефект върху хоросана, но той не е напълно пропорционален. Някакъв среден и нисък вискозитет, но модифицираният целулозен етер има по-добра производителност при подобряване на структурната здравина на мокрия хоросан. С увеличаването на вискозитета се подобрява задържането на вода на целулозния етер.
4. Забавяне на целулозен етер
Забавяне на целулозния етер: Третата функция на целулозния етер е да забави процеса на хидратация на цимента. Целулозният етер придава на разтвора различни полезни свойства, а също така намалява топлината на ранната хидратация на цимента и забавя динамичния процес на хидратация на цимента. Това е неблагоприятно за използването на хоросан в студени райони. Този ефект на забавяне се причинява от адсорбцията на молекули на целулозен етер върху продукти на хидратация като CSH и ca(OH)2. Поради увеличаването на вискозитета на разтвора на порите, целулозният етер намалява подвижността на йоните в разтвора, като по този начин забавя процеса на хидратация.
Колкото по-висока е концентрацията на целулозен етер в минералния гел материал, толкова по-изразен е ефектът на забавяне на хидратацията. Целулозният етер не само забавя втвърдяването, но и забавя процеса на втвърдяване на системата от циментови разтвори. Забавящият ефект на целулозния етер зависи не само от концентрацията му в минералната гел система, но и от химичната структура. Колкото по-висока е степента на метилиране на HEMC, толкова по-добър е забавящият ефект на целулозния етер. Съотношението на хидрофилно заместване към водно-увеличаващо заместване Забавящият ефект е по-силен. Въпреки това, вискозитетът на целулозния етер има малък ефект върху кинетиката на хидратация на цимента.
С увеличаването на съдържанието на целулозен етер времето за втвърдяване на разтвора се увеличава значително. Има добра нелинейна корелация между първоначалното време на втвърдяване на разтвора и съдържанието на целулозен етер и добра линейна корелация между крайното време на втвърдяване и съдържанието на целулозен етер. Можем да контролираме работното време на хоросана чрез промяна на количеството целулозен етер.
Време на публикуване: 22 март 2023 г