Metyylihydroksietyyliselluloosan vaikutus epoksihartsimatriisiin

Metyylihydroksietyyliselluloosa (MHEC) on vesiliukoinen selluloosaeetteri, jota käytetään laajalti rakennusteollisuudessa sakeuttajana ja reologian modifioijana sementtipohjaisissa järjestelmissä. Sen tiedetään parantavan sementtipohjaisten materiaalien virtausominaisuuksia, työstettävyyttä ja tarttuvuutta, mikä tekee siitä ihanteellisen lisäaineen betoni-, laasti- ja laastivalmisteille. MHEC:n vaikutus epoksihartsimatriisien ominaisuuksiin on kuitenkin saanut vähemmän huomiota.

Epoksihartsit ovat lämpökovettuvien polymeerien luokka, joita käytetään laajalti ilmailu-, auto- ja rakennusteollisuudessa erinomaisten mekaanisten ominaisuuksiensa, kemiallisen kestävyytensä ja tarttuvuudensa ansiosta erilaisiin alustoihin. Ne voivat kuitenkin olla hauraita ja niillä on alhainen iskulujuus, mikä rajoittaa niiden käyttöä joissakin sovelluksissa. Tämän ongelman ratkaisemiseksi tutkijat ovat tutkineet erilaisten lisäaineiden käyttöä, mukaan lukien selluloosaeetterit, parantamaan epoksihartsien sitkeyttä ja iskunkestävyyttä.

Useat tutkimukset ovat raportoineet MHEC:n käytöstä lisäaineena epoksihartsimatriiseissa. Esimerkiksi Kimin et al. (2019) tutki MHEC:n vaikutusta epoksipohjaisten komposiittien mekaanisiin ominaisuuksiin. Tutkijat havaitsivat, että MHEC:n lisääminen paransi komposiittien murtolujuutta ja iskulujuutta sekä lämpöstabiilisuutta ja vedenkestävyyttä. Kirjoittajat katsoivat näiden parannusten johtuvan MHEC:n kyvystä muodostaa vetysidoksia epoksihartsimatriisin kanssa, mikä lisäsi rajapintojen tarttumista ja esti halkeamien leviämistä.

Toinen Pan et al. (2017) tutki MHEC:n vaikutusta epoksihartsijärjestelmän kovettumiskäyttäytymiseen ja mekaanisiin ominaisuuksiin. Tutkijat havaitsivat, että MHEC:n lisääminen viivästytti kovettumisaikaa ja alensi epoksihartsin maksimikovettumislämpötilaa, mikä johtuu MHEC:n hydrofiilisyydestä. MHEC:n lisääminen paransi kuitenkin myös kovettuneen epoksihartsin vetolujuutta ja murtovenymää, mikä osoittaa, että MHEC voi parantaa epoksihartsimatriisin joustavuutta ja sitkeyttä.

Epoksihartsimatriisien mekaanisten ominaisuuksien parantamisen lisäksi MHEC:llä on raportoitu olevan myönteinen vaikutus epoksipohjaisten järjestelmien reologisiin ominaisuuksiin. Esimerkiksi Li et ai. (2019) tutki MHEC:n vaikutusta epoksipohjaisen liiman reologiaan ja mekaanisiin ominaisuuksiin. Tutkijat havaitsivat, että MHEC:n lisääminen paransi liiman tiksotrooppista käyttäytymistä ja vähensi täyteaineiden laskeutumista. MHEC:n lisääminen paransi myös liiman tartunta- ja iskunkestävyyttä.

Kaiken kaikkiaan MHEC:n käyttö lisäaineena epoksihartsimatriiseissa on osoittanut lupaavia tuloksia järjestelmän mekaanisten ominaisuuksien, sitkeyden ja reologisen käyttäytymisen parantamisessa. MHEC:n kyvyn muodostaa vetysidoksia epoksihartsimatriisin kanssa uskotaan olevan keskeinen mekanismi näiden parannusten takana, mikä voi johtaa lisääntyneeseen rajapintojen tarttumiseen ja halkeamien leviämisen vähenemiseen. Lisätutkimusta tarvitaan kuitenkin, jotta voidaan täysin ymmärtää MHEC:n vaikutus epoksihartsimatriisien ominaisuuksiin ja optimoida tämän selluloosaeetterin käyttö epoksipohjaisissa formulaatioissa.