La hidroxipropil metilcel·lulosa (HPMC) és un derivat important de la cel·lulosa. S'utilitza àmpliament en materials de construcció per la seva excel·lent retenció d'aigua, espessiment i estabilitat en el morter de construcció.
1. Estructura química i característiques de les HPMC
HPMC és un material polimèric multifuncional fet per modificació química de cel·lulosa natural. En la seva estructura química, els grups hidroxipropil (-CH₂CH(OH)CH₃) i metil (-CH₃) substitueixen part dels grups hidroxil (-OH) de la cadena molecular de la cel·lulosa, fent que les HPMC tinguin una bona solubilitat en aigua i propietats espessidores.
Solubilitat: HPMC és fàcilment soluble en aigua freda per formar una solució col·loïdal de transparent a lletós. Es dissol lentament en aigua calenta, la qual cosa ajuda a que es distribueixi uniformement en el morter de construcció.
Retenció d'aigua: la cadena de polímers d'HPMC pot absorbir aigua de manera efectiva i formar una solució col·loïdal d'alta viscositat, reduint així la pèrdua d'aigua.
Estabilitat: HPMC té una excel·lent estabilitat química i tolerància a la temperatura i el valor de pH, cosa que li permet funcionar de manera estable en diverses condicions de construcció.
2. El paper de HPMC en el morter de construcció
Augmentar la retenció d'aigua: HPMC pot millorar significativament la capacitat de retenció d'aigua del morter de construcció, principalment absorbint aigua lliure al morter i reduint l'evaporació i les fuites d'aigua.
Millorar la treballabilitat: com que HPMC pot formar una xarxa dispersa fina al morter, pot millorar la plasticitat i la treballabilitat del morter, fent que la construcció sigui més còmoda.
Ampliar el temps obert: la capacitat de l'HPMC de retenir la humitat permet que el morter mantingui una consistència adequada per a la construcció durant molt de temps, allargant així el temps obert del morter.
3. Mecanisme de HPMC per millorar la retenció d'aigua
El mecanisme de HPMC per millorar la retenció d'aigua del morter inclou principalment els aspectes següents:
Adsorció: els grups hidroxipropil i metil de la cadena molecular HPMC es combinen amb molècules d'aigua mitjançant enllaços d'hidrogen i les forces de Van der Waals per formar una capa d'hidratació estable. HPMC pot absorbir una gran quantitat d'aigua per formar un estat de gel estable. Aquest estat de gel pot mantenir un alt contingut d'humitat al morter i evitar una ràpida evaporació de l'aigua.
Propietats viscoelàstiques: HPMC es dissol en aigua per formar una solució col·loïdal d'alta viscositat, que pot augmentar significativament la viscositat i la reologia del morter. La fase líquida d'alta viscositat ajuda a reduir la migració de l'aigua, mantenir la distribució uniforme de l'aigua al morter i reduir l'efecte de separació de l'aigua (és a dir, la flotació de l'aigua i la precipitació).
Formació de xarxa estructural: HPMC pot formar una estructura de xarxa reticulada a la solució aquosa, que ajuda a bloquejar l'aigua i restringir-ne el moviment al morter, millorant així la retenció d'aigua del morter. Aquesta estructura de xarxa d'HPMC permet que el morter es mantingui uniformement humit durant el procés d'enduriment, evitant els problemes d'esquerdes causats per la pèrdua d'aigua desigual.
Efecte de barrera col·loïdal: la barrera col·loïdal formada per HPMC al morter pot evitar que l'aigua es difongui cap a l'exterior. Aquest efecte barrera fa que sigui més difícil que l'aigua escapi del morter, augmentant així la retenció d'aigua del morter.
4. Efecte d'aplicació pràctica de la retenció d'aigua HPMC
En aplicacions pràctiques, la retenció d'aigua de HPMC té un impacte significatiu en el rendiment del morter, inclosa la millora de la treballabilitat del morter, la reducció del risc d'esquerdes per contracció i la millora de la força de l'adherència. Aquests efectes de l'aplicació es discuteixen amb detall a continuació.
Millorar la treballabilitat: la solució col·loïdal formada per HPMC al morter pot lubricar les partícules del morter, millorar l'operabilitat del morter i fer que el procés de construcció sigui més suau.
Reduir la contracció i l'esquerda: com que HPMC pot retenir la humitat al morter, redueix la pèrdua d'humitat durant el procés d'assecat, la qual cosa és crucial per evitar la contracció i l'esquerdament del morter. El morter que es manté uniformement humit durant el procés d'enduriment té menys tensió de contracció, reduint així la possibilitat d'esquerdes.
Millorar la força d'unió: la humitat distribuïda uniformement al morter ajuda a millorar l'eficiència de la reacció d'hidratació del morter, a garantir que les partícules de ciment estiguin completament hidratades i, finalment, a formar un enllaç més fort. HPMC pot proporcionar un ambient humit a llarg termini, fent que la hidratació del ciment sigui més completa, millorant així la força d'unió del morter.
5. Factors que afecten les HPMC al morter de construcció
L'efecte de retenció d'aigua de HPMC es veu afectat per molts factors, inclòs el seu pes molecular, grau de substitució, quantitat d'addició i proporció de morter.
Pes molecular: en termes generals, com més gran sigui el pes molecular de HPMC, més significatiu serà l'efecte de retenció d'aigua. Tanmateix, un pes molecular massa gran també pot conduir a una disminució de la solubilitat, per la qual cosa, en aplicacions pràctiques, cal seleccionar un pes molecular adequat segons les necessitats específiques.
Grau de substitució: el grau de substitució d'hidroxipropil i metil en HPMC té una gran influència en el seu rendiment. Un grau adequat de substitució pot proporcionar una bona retenció d'aigua i solubilitat, però una substitució massa alta o massa baixa pot afectar el seu rendiment.
Quantitat d'addició: La quantitat d'addició de HPMC afecta directament la retenció d'aigua del morter. Generalment, la quantitat d'addició està entre el 0,1% i el 0,3%. Massa addició augmentarà el cost i pot afectar altres propietats del morter.
Relació de morter: la relació d'altres components del morter, com ara ciment, sorra i farciment, també afectarà l'efecte de retenció d'aigua de HPMC. Una proporció raonable pot jugar millor el paper de HPMC.
HPMC té un paper important en la retenció d'aigua en el morter de construcció a través de la seva estructura química única i propietats físiques. Els seus principals mecanismes inclouen l'adsorció d'aigua per formar una capa d'hidratació estable, l'augment de la viscositat del morter, la formació d'una estructura de xarxa i una barrera col·loïdal, etc. En aplicacions pràctiques, HPMC no només millora la treballabilitat i la força d'unió del morter, sinó que també redueix el risc de contracció i esquerdament. En el futur, amb el desenvolupament de la ciència dels materials, l'aplicació de HPMC en materials de construcció serà més àmplia i diversificada i continuarà oferint solucions d'alta qualitat per a la indústria de la construcció.
Hora de publicació: 26-juny-2024