اتر سلولزی در ملات مخلوط آماده

نقش مهم اتر سلولز در ملات مخلوط آماده:

در ملات آماده، مقدار اتر سلولز اضافه شده بسیار کم است، اما می تواند به طور قابل توجهی عملکرد ملات مرطوب را بهبود بخشد، عملکرد ساخت ملات یک افزودنی اصلی است. انتخاب معقول از انواع مختلف، ویسکوزیته مختلف، اندازه ذرات مختلف، درجه ویسکوزیته مختلف و افزودن مقدار اتر سلولز

در ملات آماده، مقدار اتر سلولز اضافه شده بسیار کم است، اما می تواند به طور قابل توجهی عملکرد ملات مرطوب را بهبود بخشد، عملکرد ساخت ملات یک افزودنی اصلی است. انتخاب معقول اتر سلولز با انواع مختلف، ویسکوزیته متفاوت، اندازه ذرات متفاوت، درجه ویسکوزیته متفاوت و مقدار افزودن اثر مثبت بر بهبود خواص ملات خشک دارد. در حال حاضر، بسیاری از ملات های سنگ تراشی و گچ کاری عملکرد ضعیفی در حفظ آب دارند و جداسازی دوغاب آب پس از چند دقیقه ایستادن رخ می دهد.

حفظ آب عملکرد مهم اتر متیل سلولز است، بلکه بسیاری از تولید کنندگان ملات خشک داخلی، به ویژه در منطقه جنوبی از تولید کنندگان دمای بالاتر نگران عملکرد هستند. عوامل موثر بر اثر نگهداری آب ملات خشک شامل میزان MC، ویسکوزیته MC، ریزدانه ذرات و دمای محیط می باشد.

سلولز اتر یک پلیمر مصنوعی است که از سلولز طبیعی به عنوان ماده اولیه با اصلاح شیمیایی ساخته شده است. سلولز اتر مشتقی از سلولز طبیعی است، تولید اتر سلولز و پلیمر مصنوعی متفاوت است، اساسی ترین ماده آن سلولز، ترکیبات پلیمری طبیعی است. به دلیل خاص بودن ساختار طبیعی سلولز، سلولز خود توانایی واکنش با عامل اتریف کننده را ندارد. اما پس از تیمار عامل تورم، پیوندهای قوی هیدروژنی بین زنجیره های مولکولی و درون زنجیره از بین رفت و فعالیت گروه هیدروکسیل با قابلیت واکنش در سلولز قلیایی آزاد شد و اتر سلولز از واکنش عامل ETHERifying به دست آمد. گروه OH به گروه -OR.

خواص اترهای سلولزی به نوع، تعداد و توزیع جانشین ها بستگی دارد. طبقه بندی اتر سلولز نیز بر اساس نوع جانشین ها، درجه اتریفیکاسیون، حلالیت و کاربردهای مرتبط قابل طبقه بندی است. با توجه به نوع جانشین های موجود در زنجیره مولکولی، می توان آن را به اتر منفرد و اتر مخلوط تقسیم کرد. MC معمولا به عنوان یک اتر منفرد استفاده می شود، در حالی که HPMC یک اتر مخلوط است. متیل سلولز اتر MC یک واحد گلوکز سلولزی طبیعی روی هیدروکسیل متوکسید است که با فرمول ساختار محصول جایگزین شده است [COH7O2 (OH) 3-H (OCH3) H] X، هیدروکسی پروپیل متیل سلولز اتر HPMC یک واحد در قسمت هیدروکسیل است. متوکسید با هیدروکسی پروپیل جایگزین می شود، بخش دیگری از محصول با هیدروکسی پروپیل جایگزین می شود، فرمول ساختاری [C6H7O2 (OH) 3-MN (OCH3) M [OCH2CH (OH) CH3] N] X و هیدروکسی اتیل متیل سلولز اتر HEMC است که به طور گسترده در بازار استفاده می شود و به فروش می رسد.

از حلالیت را می توان به نوع یونی و نوع غیر یونی تقسیم کرد. اتر سلولز غیر یونی محلول در آب عمدتا از آلکیل اتر و هیدروکسیل آلکیل اتر دو سری از انواع تشکیل شده است. Ionic CMC عمدتا در مواد شوینده مصنوعی، نساجی، چاپ، مواد غذایی و بهره برداری نفت استفاده می شود. MC غیر یونی، HPMC، HEMC و موارد دیگر عمدتا در مصالح ساختمانی، پوشش های لاتکس، پزشکی، شیمی روزانه و سایر جنبه ها استفاده می شود. به عنوان عامل غلیظ کننده، عامل حفظ آب، تثبیت کننده، پخش کننده، عامل تشکیل فیلم.

نگهداری آب اتر سلولزی: در تولید مصالح ساختمانی به ویژه ملات خشک، اتر سلولز نقشی بی بدیل به ویژه در تولید ملات مخصوص (ملات اصلاح شده) و همچنین جزء لاینفک دارد. نقش مهم اتر سلولز محلول در آب در ملات عمدتاً دارای سه جنبه است، یکی قابلیت نگهداری آب عالی، دوم تأثیر قوام ملات و تیکسوتروپی و سوم برهمکنش با سیمان. حفظ آب اتر سلولزی، به پایه هیدروسکوپی، ترکیب ملات، ضخامت لایه ملات، نیاز آب ملات، زمان تراکم مواد میعان بستگی دارد. احتباس آب اتر سلولز از حلالیت و کم آبی خود اتر سلولز ناشی می شود. به خوبی شناخته شده است که زنجیره های مولکولی سلولز، اگرچه حاوی تعداد زیادی گروه OH بسیار هیدراته هستند، به دلیل ساختار بسیار کریستالی خود در آب نامحلول هستند. توانایی هیدراتاسیون گروه های هیدروکسیل به تنهایی برای پرداخت پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی قوی و نیروهای واندروالس کافی نیست. هنگامی که جایگزین ها به زنجیره مولکولی وارد می شوند، نه تنها جانشین ها زنجیره هیدروژنی را از بین می برند، بلکه پیوندهای هیدروژنی بین زنجیره ای نیز به دلیل چسباندن جانشین ها بین زنجیره های مجاور شکسته می شوند. هر چه جانشین ها بزرگتر باشند، فاصله بین مولکول ها بیشتر است. بیشتر تخریب اثر پیوند هیدروژنی، گسترش شبکه سلولز، محلول به اتر سلولز محلول در آب می شود، تشکیل محلول با ویسکوزیته بالا. با افزایش دما، هیدراتاسیون پلیمر کاهش می یابد و آب بین زنجیره ها خارج می شود. هنگامی که اثر کم آبی کافی باشد، مولکول ها شروع به تجمع می کنند و ژل در یک شبکه سه بعدی تا می شود.

عوامل موثر بر احتباس آب ملات شامل ویسکوزیته اتر سلولز، دوز، ظرافت ذرات و دمای سرویس است.

هرچه ویسکوزیته اتر سلولز بیشتر باشد، عملکرد احتباس آب بهتر است. ویسکوزیته یک پارامتر مهم عملکرد MC است. در حال حاضر سازندگان مختلف MC از روش ها و ابزارهای مختلفی برای اندازه گیری ویسکوزیته MC استفاده می کنند. روش های اصلی عبارتند از Haake Rotovisko، Hoppler، Ubbelohde و Brookfield. برای یک محصول، نتایج ویسکوزیته اندازه گیری شده با روش های مختلف بسیار متفاوت است، حتی برخی از آنها تفاوت های متعددی دارند. بنابراین، هنگام مقایسه ویسکوزیته، باید بین همان روش آزمایش، از جمله دما، روتور و غیره انجام شود.

به طور کلی، هر چه ویسکوزیته بالاتر باشد، اثر حفظ آب بهتر است. با این حال، هر چه ویسکوزیته بیشتر باشد، وزن مولکولی MC بالاتر است و عملکرد انحلال به ترتیب کاهش می یابد، که تأثیر منفی بر مقاومت و عملکرد ساخت ملات دارد. هرچه ویسکوزیته بیشتر باشد، اثر ضخیم شدن ملات آشکارتر است، اما با رابطه متناسب نیست. هرچه ویسکوزیته بالاتر باشد، ملات مرطوب چسبندگی بیشتری خواهد داشت، هم ساختار، هم عملکرد اسکراپر چسبنده و هم چسبندگی بالا به مواد پایه. اما افزایش مقاومت ساختاری ملات مرطوب مفید نیست. در طول ساخت و ساز، عملکرد ضد افتادگی مشخص نیست. در مقابل، برخی از اترهای متیل سلولز با ویسکوزیته کم اما اصلاح شده عملکرد عالی در بهبود استحکام ساختاری ملات مرطوب دارند.

هرچه اتر سلولز بیشتری به ملات اضافه شود، عملکرد حفظ آب بهتر، ویسکوزیته بالاتر، عملکرد حفظ آب بهتر است.

برای اندازه ذرات، هرچه ذره ریزتر باشد، احتباس آب بهتر است. ذرات بزرگ سلولز اتر در تماس با آب، سطح بلافاصله حل می شود و ژلی را تشکیل می دهد تا مواد را بپیچد تا از ادامه نفوذ مولکول های آب جلوگیری شود، گاهی اوقات هم زدن طولانی مدت نمی تواند به طور یکنواخت پراکنده شود، حل می شود، تشکیل یک محلول لخته گلی یا آگلومره حلالیت اتر سلولز یکی از عوامل انتخاب اتر سلولز است. ظرافت همچنین یک شاخص عملکرد مهم اتر متیل سلولز است. MC برای ملات خشک به پودر، محتوای کم آب و ظرافت 20٪ تا 60٪ اندازه ذرات کمتر از 63 میلی متر نیاز دارد. ظرافت بر حلالیت اتر متیل سلولز تأثیر می گذارد. درشت MC معمولا دانه ای است و به راحتی می توان آن را بدون تجمع در آب حل کرد، اما سرعت انحلال بسیار پایین است، بنابراین برای استفاده در ملات خشک مناسب نیست. در ملات خشک، MC بین سنگدانه ها، پرکننده های ریز و مواد سیمانی مانند سیمان پراکنده می شود و تنها پودری که به اندازه کافی ریز باشد می تواند از تجمع اتر متیل سلولز هنگام اختلاط با آب جلوگیری کند. هنگامی که MC آب را برای حل کردن آگلومرا اضافه می کند، پراکندگی و حل کردن آن بسیار دشوار است. MC با ظرافت درشت نه تنها باعث ضایعات می شود، بلکه مقاومت موضعی ملات را نیز کاهش می دهد. هنگامی که چنین ملات خشکی در یک منطقه بزرگ ساخته می شود، سرعت عمل آوری ملات خشک موضعی به طور قابل توجهی کاهش می یابد و در نتیجه ترک خوردگی ناشی از زمان پخت متفاوت ایجاد می شود. برای ملات پاشش مکانیکی به دلیل زمان اختلاط کوتاه، ظرافت بالاتری دارد.

ظرافت MC نیز تأثیر خاصی بر حفظ آب آن دارد. به طور کلی، برای اتر متیل سلولز با ویسکوزیته یکسان اما ظرافت متفاوت، هر چه اثر احتباس آب ریزتر باشد، تحت همان مقدار افزودن بهتر است.

احتباس آب MC به دمای مورد استفاده نیز مرتبط است و احتباس آب متیل سلولز اتر با افزایش دما کاهش می یابد. اما در کاربرد واقعی مواد، بسیاری از محیط‌های ملات خشک اغلب در دمای بالا (بالاتر از 40 درجه) تحت شرایط ساخت و ساز در بستر گرم قرار می‌گیرند، مانند عایق کاری تابستانی گچ کاری بتونه دیوار خارجی، که اغلب انجماد را تسریع می‌کند. سخت شدن سیمان و ملات خشک کاهش میزان احتباس آب منجر به این احساس آشکار می شود که هم قابلیت ساخت و هم مقاومت در برابر ترک تحت تأثیر قرار می گیرد. در این شرایط، کاهش تأثیر عوامل دما بسیار مهم می شود. اگرچه افزودنی متیل هیدروکسی اتیل سلولز اتر در خط مقدم توسعه فناوری در نظر گرفته می شود، اما وابستگی آن به دما همچنان منجر به تضعیف خواص ملات خشک می شود. حتی با افزایش دوز متیل هیدروکسی اتیل سلولز (فرمول تابستانی)، ساختار و مقاومت در برابر ترک نمی تواند نیازهای استفاده را برآورده کند. از طریق برخی از درمان های ویژه MC، مانند افزایش درجه اتریفیکاسیون، اثر احتباس آب MC می تواند اثر بهتری را در دمای بالا حفظ کند، به طوری که می تواند عملکرد بهتری را در شرایط سخت ارائه دهد.

علاوه بر این، ضخیم شدن اتر سلولز و تیکسوتروپی: اتر سلولز عمل دوم - ضخیم شدن بستگی به: درجه پلیمریزاسیون اتر سلولز، غلظت محلول، سرعت برش، دما و سایر شرایط دارد. خاصیت ژل شدن محلول منحصر به آلکیل سلولز و مشتقات اصلاح شده آن است. ویژگی های ژل شدن به درجه جایگزینی، غلظت محلول و مواد افزودنی مربوط می شود. برای مشتقات اصلاح شده هیدروکسیل آلکیل، خواص ژل نیز با درجه اصلاح هیدروکسیل آلکیل مرتبط است. برای غلظت محلول MC و HPMC با ویسکوزیته کم، محلول با غلظت 10٪ و 15٪، MC و HPMC با ویسکوزیته متوسط ​​را می توان محلول 5٪ - 10٪، و MC و HPMC با ویسکوزیته بالا فقط 2٪ - 3 تهیه کرد. ٪ محلول، و معمولا درجه بندی ویسکوزیته اتر سلولز نیز به محلول 1٪ -2٪ به درجه بندی است. بازده ضخیم کننده اتر سلولز با وزن مولکولی بالا، غلظت محلول یکسان، پلیمرهای با وزن مولکولی مختلف دارای ویسکوزیته متفاوت هستند، ویسکوزیته و وزن مولکولی را می توان به صورت زیر بیان کرد، [η]=2.92×10-2 (DPn) 0.905، DPn میانگین است. درجه پلیمریزاسیون بالا اتر سلولز با وزن مولکولی کم برای افزودن بیشتر برای دستیابی به ویسکوزیته هدف. ویسکوزیته آن کمتر به نرخ برش وابسته است، ویسکوزیته بالا برای دستیابی به ویسکوزیته هدف، مقدار مورد نیاز برای افزودن کمتر، ویسکوزیته به بازده ضخیم شدن بستگی دارد. بنابراین، برای دستیابی به یک قوام خاص، مقدار مشخصی اتر سلولز (غلظت محلول) و ویسکوزیته محلول باید تضمین شود. دمای ژل شدن محلول با افزایش غلظت محلول به صورت خطی کاهش می یابد و ژل شدن در دمای اتاق پس از رسیدن به غلظت مشخصی رخ می دهد. HPMC غلظت ژل شدن بالایی در دمای اتاق دارد.

قوام را می توان با انتخاب اندازه ذرات و اترهای سلولزی با درجات مختلف اصلاح تنظیم کرد. به اصطلاح اصلاح، معرفی گروه هیدروکسیل آلکیل در درجه معینی از جایگزینی بر روی ساختار اسکلت MC است. با تغییر مقادیر جایگزینی نسبی دو جایگزین، یعنی مقادیر جایگزینی نسبی DS و MS گروه‌های متوکسی و هیدروکسیل. خواص مختلف اتر سلولز با تغییر مقادیر جایگزینی نسبی دو نوع جایگزین مورد نیاز است.

رابطه بین قوام و اصلاح: افزودن اتر سلولز بر مصرف آب ملات تأثیر می گذارد و نسبت آب به چسب آب و سیمان را تغییر می دهد که اثر غلیظ کننده است. هر چه دوز بیشتر باشد، مصرف آب بیشتر است.

اترهای سلولزی مورد استفاده در مصالح ساختمانی پودری باید به سرعت در آب سرد حل شوند و قوام مناسبی را برای سیستم ایجاد کنند. اگر نرخ برشی معین هنوز لخته و کلوئیدی باشد، محصولی نامرغوب یا بی کیفیت است.

همچنین یک رابطه خطی خوب بین قوام دوغاب سیمان و دوز اتر سلولز وجود دارد، اتر سلولز می تواند ویسکوزیته ملات را تا حد زیادی افزایش دهد، هر چه دوز بیشتر باشد، اثر واضح تر است. محلول آبی اتر سلولز با ویسکوزیته بالا دارای تیکسوتروپی بالایی است که یکی از خصوصیات اتر سلولز است. محلول های آبی پلیمرهای نوع MC معمولاً دارای سیالیت کاذب و غیر تیکسوتروپیک زیر دمای ژل خود هستند، اما خواص جریان نیوتنی در نرخ های برشی کم دارند. شبه پلاستیسیته با افزایش وزن مولکولی یا غلظت اتر سلولز افزایش می یابد و مستقل از نوع و درجه جانشین است. بنابراین، اترهای سلولزی با درجه ویسکوزیته یکسان، اعم از MC، HPMC یا HEMC، تا زمانی که غلظت و دما ثابت بماند، همیشه خواص رئولوژیکی یکسانی را نشان می‌دهند. هنگامی که دما افزایش می یابد، ژل ساختاری تشکیل می شود و جریان تیکسوتروپیک بالا رخ می دهد. اترهای سلولزی با غلظت بالا و ویسکوزیته کم حتی زیر دمای ژل تیکسوتروپی را نشان می دهند. این خاصیت برای ساخت ملات ساختمانی برای تنظیم جریان و خاصیت آویز جریان آن سود زیادی دارد. در اینجا لازم به توضیح است که هرچه ویسکوزیته اتر سلولز بیشتر باشد، احتباس آب بهتر است، اما هر چه ویسکوزیته بالاتر باشد، وزن مولکولی نسبی اتر سلولز بیشتر می شود، حلالیت آن کاهش می یابد که تأثیر منفی بر روی سلولز دارد. غلظت ملات و عملکرد ساخت و ساز هر چه ویسکوزیته بیشتر باشد، اثر ضخیم شدن ملات آشکارتر است، اما این یک رابطه کاملاً متناسب نیست. برخی از اتر سلولز با ویسکوزیته کم، اما اصلاح شده در بهبود استحکام ساختاری ملات مرطوب عملکرد عالی تری دارند، با افزایش ویسکوزیته، حفظ آب اتر سلولز بهبود یافته است.

تأخیر اتر سلولز: اتر سلولز نقش سوم به تاخیر انداختن فرآیند هیدراتاسیون سیمان است. اتر سلولز به ملات خواص مفید مختلفی می بخشد، اما همچنین آزاد شدن حرارت هیدراتاسیون اولیه سیمان را کاهش می دهد و فرآیند دینامیکی هیدراتاسیون سیمان را به تاخیر می اندازد. این برای استفاده از ملات در مناطق سرد نامطلوب است. این نوع اثر کندکننده، جذب مولکول اتر سلولز بر روی محصولات هیدراتاسیون CSH و Ca (OH) 2 است که به دلیل افزایش ویسکوزیته محلول منافذ، اتر سلولز فعالیت یون‌ها را در محلول کاهش می‌دهد و در نتیجه فرآیند هیدراتاسیون را به تاخیر می‌اندازد. هر چه غلظت اتر سلولز در مواد ژل معدنی بیشتر باشد، اثر تاخیر هیدراتاسیون آشکارتر است. اتر سلولزی نه تنها گیرش را به تاخیر می اندازد، بلکه فرآیند سخت شدن سیستم ملات سیمان را نیز به تاخیر می اندازد. اثر کند کنندگی اتر سلولز نه تنها به غلظت آن در سیستم ژل معدنی، بلکه به ساختار شیمیایی نیز بستگی دارد. هر چه درجه متیلاسیون HEMC بیشتر باشد، اثر کند کنندگی اتر سلولز بهتر است. اثر تاخیری جایگزینی آبدوست قوی تر از جایگزینی افزایش دهنده آب است. اما ویسکوزیته اتر سلولز تأثیر کمی بر سینتیک هیدراتاسیون سیمان دارد.

با افزایش محتوای اتر سلولز، زمان گیرش ملات به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. زمان گیرش اولیه ملات با محتوای اتر سلولز همبستگی خطی خوبی دارد و زمان گیرش نهایی همبستگی خطی خوبی با محتوای اتر سلولز دارد. ما می توانیم زمان عملیات ملات را با تغییر دوز اتر سلولز کنترل کنیم.

به طور خلاصه، در ملات آماده، اتر سلولز در حفظ آب، ضخیم شدن، به تاخیر انداختن قدرت هیدراتاسیون سیمان، بهبود عملکرد ساخت و ساز نقش دارد. توانایی حفظ آب خوب باعث هیدراتاسیون سیمان می شود، می تواند ویسکوزیته مرطوب ملات مرطوب را بهبود بخشد، استحکام اتصال ملات را بهبود بخشد، زمان قابل تنظیم را بهبود بخشد. افزودن اتر سلولز به ملات پاشش مکانیکی می تواند عملکرد پاشش یا پمپاژ و استحکام ساختاری ملات را بهبود بخشد. از این رو اتر سلولز به عنوان یک افزودنی مهم در ملات آماده استفاده می شود.