کیفیت سلولز hpmc تعیین کننده کیفیت ملات است

در ملات مخلوط خشک، مقدار اضافه شده هیدروکسی پروپیل متیل سلولز HPMC بسیار کم است، اما می تواند عملکرد ملات مرطوب را به طور قابل توجهی بهبود بخشد و یک افزودنی اصلی است که بر عملکرد ساخت ملات تأثیر می گذارد. اترهای سلولزی با درجات ویسکوزیته و اضافات مختلف تأثیر مثبتی بر عملکرد ملات پودر خشک دارند. در حال حاضر، بسیاری از ملات های سنگ تراشی و گچ کاری عملکرد ضعیفی در حفظ آب دارند و دوغاب آب پس از چند دقیقه ایستادن جدا می شود. حفظ آب عملکرد مهم اتر متیل سلولز است و همچنین عملکردی است که بسیاری از تولیدکنندگان ملات مخلوط خشک داخلی، به ویژه آنهایی که در مناطق جنوبی با دمای بالا هستند، به آن توجه دارند. عوامل موثر بر اثر حفظ آب ملات پودر خشک شامل مقدار HPMC اضافه شده، ویسکوزیته HPMC، ریز بودن ذرات و دمای محیط استفاده است.

1. مفهوم: سلولز اتر یک پلیمر مصنوعی ساخته شده از سلولز طبیعی از طریق اصلاح شیمیایی است. اتر سلولز مشتقی از سلولز طبیعی است. تولید اتر سلولز با پلیمرهای مصنوعی متفاوت است. اساسی ترین ماده آن سلولز است که یک ترکیب پلیمری طبیعی است. به دلیل خاص بودن ساختار سلولز طبیعی، سلولز خود توانایی واکنش با عوامل اتریفیکاسیون را ندارد. با این حال، پس از درمان عامل تورم، پیوندهای هیدروژنی قوی بین زنجیره های مولکولی و زنجیره ها از بین می رود و آزاد شدن فعال گروه هیدروکسیل به سلولز قلیایی واکنش پذیر تبدیل می شود. اتر سلولز را بدست آورید. خواص اترهای سلولزی به نوع، تعداد و توزیع جانشین ها بستگی دارد. طبقه بندی اترهای سلولزی نیز بر اساس نوع جانشین ها، درجه اتریفیکاسیون، حلالیت و خواص کاربردی مرتبط است. با توجه به نوع جانشین های موجود در زنجیره مولکولی، می توان آن را به مونو اتر و اتر مخلوط تقسیم کرد. HPMC که ما معمولا استفاده می کنیم اتر مخلوط است. هیدروکسی پروپیل متیل سلولز اتر HPMC محصولی است که با جایگزینی بخشی از گروه هیدروکسیل روی واحد با گروه متوکسی و قسمتی دیگر با گروه هیدروکسی پروپیل به دست می آید. فرمول ساختاری [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)) CH3] n] x است

HPMC عمدتا در مصالح ساختمانی، پوشش های لاتکس، دارو، مواد شیمیایی روزانه و غیره استفاده می شود.

2. حفظ آب اتر سلولز: در تولید مصالح ساختمانی به ویژه ملات پودری خشک، اتر سلولز نقش بی بدیلی دارد، به ویژه در تولید ملات مخصوص (ملات اصلاح شده)، جزء ضروری و مهم است. نقش مهم اتر سلولز محلول در آب در ملات عمدتاً دارای سه جنبه است، یکی ظرفیت نگهداری آب عالی، دیگری تأثیر بر قوام و تیکسوتروپی ملات، و سوم برهمکنش با سیمان. اثر حفظ آب اتر سلولز به جذب آب لایه پایه، ترکیب ملات، ضخامت لایه ملات، نیاز آبی ملات و زمان گیرش مواد بستگی دارد. احتباس آب اتر سلولز خود از حلالیت و کم آبی خود اتر سلولز ناشی می شود. همانطور که همه ما می دانیم، اگرچه زنجیره مولکولی سلولز حاوی تعداد زیادی گروه OH بسیار قابل هیدراتاسیون است، اما در آب محلول نیست، زیرا ساختار سلولز دارای درجه بلورینگی بالایی است. توانایی هیدراتاسیون گروه های هیدروکسیل به تنهایی برای پوشش پیوندهای هیدروژنی قوی و نیروهای واندروالس بین مولکول ها کافی نیست. بنابراین فقط متورم می شود اما در آب حل نمی شود. هنگامی که یک جایگزین به زنجیره مولکولی وارد می شود، نه تنها جانشین زنجیره هیدروژنی را از بین می برد، بلکه پیوند هیدروژنی بین زنجیره ای نیز به دلیل چسباندن جانشین بین زنجیره های مجاور از بین می رود. هر چه جانشین بزرگتر باشد، فاصله بین مولکول ها بیشتر است. هر چه فاصله بیشتر باشد. هر چه اثر تخریب پیوندهای هیدروژنی بیشتر باشد، اتر سلولز پس از انبساط شبکه سلولز و ورود محلول به محلول در آب تبدیل می شود و محلولی با ویسکوزیته بالا تشکیل می دهد. هنگامی که دما افزایش می یابد، هیدراتاسیون پلیمر ضعیف می شود و آب بین زنجیره ها خارج می شود. هنگامی که اثر کم آبی کافی باشد، مولکول ها شروع به تجمع می کنند و یک ساختار شبکه سه بعدی ژل تشکیل می دهند و تا می شوند. عوامل موثر بر احتباس آب ملات عبارتند از ویسکوزیته اتر سلولز، مقدار اضافه شده، ریز بودن ذرات و دمای استفاده. هرچه ویسکوزیته اتر سلولز بیشتر باشد، عملکرد احتباس آب بهتر است. به طور کلی، هر چه ویسکوزیته بالاتر باشد، اثر حفظ آب بهتر است. هر چه ویسکوزیته بیشتر باشد، اثر ضخیم شدن روی ملات آشکارتر است، اما نسبت مستقیمی با آن ندارد. هر چه ویسکوزیته بیشتر باشد ملات مرطوب لزج تر خواهد بود، یعنی در حین ساخت به صورت چسبندگی به خراشنده و چسبندگی زیاد به بستر نمایان می شود. اما افزایش مقاومت ساختاری خود ملات مرطوب مفید نیست. در طول ساخت و ساز، عملکرد ضد افتادگی مشخص نیست. هر چه مقدار اتر سلولز اضافه شده به ملات بیشتر باشد، عملکرد حفظ آب بهتر است و هر چه ویسکوزیته بالاتر باشد، عملکرد حفظ آب بهتر است. با توجه به اندازه ذرات، هرچه ذره ریزتر باشد، آب را بهتر حفظ می کند. پس از تماس ذرات بزرگ اتر سلولز 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 کند. گاهی اوقات حتی پس از هم زدن طولانی مدت نمی توان آن را به طور یکنواخت پراکنده و حل کرد و یک محلول لخته کدر یا تجمع تشکیل داد. روی احتباس آب اتر سلولز تاثیر زیادی دارد و حلالیت یکی از عوامل انتخاب اتر سلولز است. ظرافت همچنین یک شاخص عملکرد مهم اتر متیل سلولز است. HPMC مورد استفاده برای ملات پودر خشک باید پودری با محتوای آب کم باشد و ظرافت نیز نیاز دارد که 20٪ تا 60٪ اندازه ذرات کمتر از 63 میلی متر باشد. ظرافت بر حلالیت اتر متیل سلولز تأثیر می گذارد. درشت MC معمولا دانه ای است و به راحتی در آب بدون تجمع حل می شود، اما سرعت انحلال بسیار کند است، بنابراین برای استفاده در ملات پودر خشک مناسب نیست. در ملات پودر خشک، MC در بین مواد سیمانی مانند سنگدانه، پرکننده ریز و سیمان پراکنده می شود و تنها پودر به اندازه کافی ریز می تواند از تجمع اتر متیل سلولز هنگام اختلاط با آب جلوگیری کند. هنگامی که HPMC با آب برای حل کردن آگلومراها اضافه می شود، پراکندگی و حل شدن آن بسیار دشوار است. برای ملات پاشیده شده با ساختار مکانیکی، به دلیل زمان اختلاط کوتاهتر، نیاز به ظرافت بیشتر است. ظرافت HPMC نیز تأثیر خاصی بر حفظ آب آن دارد. به طور کلی، برای اترهای متیل سلولز با ویسکوزیته یکسان اما ظرافت متفاوت، با مقدار اضافه یکسان، هرچه ریزتر باشد، اثر حفظ آب بهتر است. احتباس آب HPMC نیز با دمای مورد استفاده مرتبط است و احتباس آب متیل سلولز اتر با افزایش دما کاهش می یابد. با این حال، در کاربردهای واقعی مواد، ملات پودر خشک اغلب بر روی بسترهای داغ در دماهای بالا (بالاتر از 40 درجه) در بسیاری از محیط‌ها مانند گچ کاری بتونه دیوار بیرونی زیر نور خورشید در تابستان، که اغلب باعث تسریع عمل آوری سیمان و سخت شدن آن می‌شود، اعمال می‌شود. ملات پودر خشک کاهش نرخ احتباس آب منجر به این احساس واضح می شود که هم کارایی و هم مقاومت به ترک تحت تأثیر قرار می گیرند، و کاهش تأثیر عوامل دما در این شرایط به ویژه حیاتی است.

3. ضخیم شدن و تیکسوتروپی اتر سلولز: دومین عملکرد اتر سلولز - اثر غلیظ کننده بستگی به: درجه پلیمریزاسیون اتر سلولز، غلظت محلول، دما و سایر شرایط دارد. خاصیت ژل شدن محلول منحصر به آلکیل سلولز و مشتقات اصلاح شده آن است. خواص ژل شدن به درجه جانشینی، غلظت محلول و مواد افزودنی مربوط می شود. برای مشتقات اصلاح شده هیدروکسی آلکیل، خواص ژل نیز با درجه اصلاح هیدروکسی آلکیل مرتبط است. برای محلول HPMC با ویسکوزیته کم، محلول غلظت 10٪ - 15٪، HPMC با ویسکوزیته متوسط ​​می تواند محلول 5٪ - 10٪، و HPMC با ویسکوزیته بالا فقط می تواند محلول 2٪ - 3٪ و ویسکوزیته تهیه کند. اتر سلولز معمولاً درجه بندی نیز با محلول 1 تا 2 درصد درجه بندی می شود. اتر سلولز با وزن مولکولی بالا کارایی ضخیم شدن بالایی دارد. پلیمرها با وزن مولکولی متفاوت دارای ویسکوزیته متفاوت در محلول غلظت یکسان هستند. درجه پلیمریزاسیون بالا ویسکوزیته هدف تنها با افزودن مقدار زیادی اتر سلولز با وزن مولکولی کم قابل دستیابی است. ویسکوزیته آن وابستگی کمی به نرخ برش دارد و ویسکوزیته بالا به ویسکوزیته مورد نظر می رسد و مقدار اضافه مورد نیاز کم است و ویسکوزیته بستگی به راندمان ضخیم شدن دارد. بنابراین، برای دستیابی به یک قوام خاص، مقدار مشخصی اتر سلولز (غلظت محلول) و ویسکوزیته محلول باید تضمین شود. دمای ژل محلول نیز با افزایش غلظت محلول به صورت خطی کاهش می یابد و پس از رسیدن به غلظت معین در دمای اتاق ژل می شود. غلظت ژل HPMC در دمای اتاق نسبتاً بالا است. سازگاری را می توان با انتخاب اندازه ذرات و انتخاب اترهای سلولزی با درجات مختلف اصلاح تنظیم کرد. به اصطلاح اصلاح، معرفی درجه معینی از جایگزینی گروه های هیدروکسی آلکیل در ساختار اسکلت MC است. با تغییر مقادیر جانشینی نسبی دو جانشین، یعنی مقادیر جانشینی نسبی DS و ms گروه‌های متوکسی و هیدروکسی آلکیل که اغلب می‌گوییم. الزامات عملکردی مختلف اتر سلولز را می توان با تغییر مقادیر جایگزینی نسبی دو جایگزین به دست آورد. رابطه بین قوام و اصلاح: افزودن اتر سلولز بر مصرف آب ملات تأثیر می گذارد، تغییر نسبت آب به چسب آب و سیمان اثر غلیظ کننده است، هر چه دوز بالاتر باشد، مصرف آب بیشتر است. اترهای سلولزی مورد استفاده در مواد ساختمانی پودری باید به سرعت در آب سرد حل شوند و قوام مناسبی برای سیستم ایجاد کنند. همچنین رابطه خطی خوبی بین قوام خمیر سیمان و دوز اتر سلولز وجود دارد. اتر سلولزی می تواند ویسکوزیته ملات را تا حد زیادی افزایش دهد. هر چه دوز بزرگتر باشد، اثر آشکارتر است. محلول آبی اتر سلولز با ویسکوزیته بالا دارای تیکسوتروپی بالایی است که یکی از مشخصه های اصلی اتر سلولز است. بنابراین، اترهای سلولزی با درجه ویسکوزیته یکسان همیشه خواص رئولوژیکی یکسانی را نشان می‌دهند تا زمانی که غلظت و دما ثابت بماند. ژل های ساختاری با افزایش دما تشکیل می شوند و جریان های بسیار تیکسوتروپیک ایجاد می شوند. اترهای سلولزی با غلظت بالا و ویسکوزیته پایین حتی زیر دمای ژل نیز تیکسوتروپی را نشان می دهند. این خاصیت برای تنظیم تسطیح و افتادگی در ساخت ملات ساختمانی 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 و حلالیت آن کاهش می یابد که تأثیر منفی دارد. در مورد غلظت ملات و عملکرد ساخت و ساز هر چه ویسکوزیته بیشتر باشد، اثر ضخیم شدن روی ملات آشکارتر است، اما کاملاً متناسب نیست. مقداری ویسکوزیته متوسط ​​و کم، اما اتر سلولز اصلاح شده عملکرد بهتری در بهبود استحکام ساختاری ملات مرطوب دارد. با افزایش ویسکوزیته، احتباس آب اتر سلولز بهبود می یابد.

4. تاخیر اتر سلولز: سومین عملکرد اتر سلولز به تاخیر انداختن فرآیند هیدراتاسیون سیمان است. اتر سلولز به ملات خواص مفید مختلفی می بخشد و همچنین گرمای هیدراتاسیون اولیه سیمان را کاهش می دهد و فرآیند دینامیکی هیدراتاسیون سیمان را به تاخیر می اندازد. این امر برای استفاده از ملات در مناطق سردسیر نامطلوب است. این اثر تاخیری در اثر جذب مولکول های اتر سلولز بر روی محصولات هیدراتاسیون مانند CSH و ca(OH)2 ایجاد می شود. به دلیل افزایش ویسکوزیته محلول منفذی، اتر سلولز تحرک یون ها را در محلول کاهش می دهد و در نتیجه فرآیند هیدراتاسیون را به تاخیر می اندازد. هر چه غلظت اتر سلولز در ماده ژل معدنی بیشتر باشد، اثر تاخیر هیدراتاسیون بارزتر 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 اثر کند کنندگی اتر سلولز بهتر باشد، اثر کند کنندگی جایگزینی آبدوست قوی تر از جایگزینی افزایش دهنده آب است. با این حال، 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. همبستگی غیرخطی خوبی بین زمان گیرش اولیه ملات و محتوای اتر سلولز و همبستگی خطی خوبی بین زمان گیرش نهایی و محتوای اتر سلولز وجود دارد. با تغییر مقدار اتر سلولز می توانیم زمان عملیات ملات را کنترل کنیم. به طور خلاصه، در ملات آماده، اتر سلولز در حفظ آب، غلیظ شدن، به تاخیر انداختن قدرت هیدراتاسیون سیمان و بهبود عملکرد ساختمانی نقش دارد. ظرفیت نگهداری خوب آب، هیدراتاسیون سیمان را کامل تر می کند، می تواند ویسکوزیته مرطوب ملات مرطوب را بهبود بخشد، استحکام اتصال ملات را افزایش دهد و زمان را تنظیم کند. افزودن اتر سلولز به ملات پاشش مکانیکی می تواند عملکرد پاشش یا پمپاژ و استحکام ساختاری ملات را بهبود بخشد. بنابراین اتر سلولز به عنوان یک افزودنی مهم در ملات آماده استفاده می شود.