De impact van methylhydroxyethylcellulose op de epoxyharsmatrix

Methylhydroxyethylcellulose (MHEC) is een in water oplosbare cellulose-ether die veel wordt gebruikt in de bouwsector als verdikkingsmiddel en reologiemodificator in cementgebonden systemen. Het is bekend dat het de vloei-eigenschappen, de verwerkbaarheid en de hechting van cementgebonden materialen verbetert, waardoor het een ideaal additief is voor beton-, mortel- en groutformuleringen. De impact van MHEC op de eigenschappen van epoxyharsmatrices heeft echter minder aandacht gekregen.

Epoxyharsen zijn een klasse thermohardende polymeren die veel worden gebruikt in de lucht- en ruimtevaart-, automobiel- en bouwindustrie vanwege hun uitstekende mechanische eigenschappen, chemische weerstand en hechting aan verschillende substraten. Ze kunnen echter bros zijn en een lage slagsterkte vertonen, wat hun gebruik in sommige toepassingen beperkt. Om dit probleem aan te pakken hebben onderzoekers het gebruik van verschillende additieven, waaronder cellulose-ethers, onderzocht om de taaiheid en slagvastheid van epoxyharsen te verbeteren.

Verschillende onderzoeken hebben het gebruik van MHEC als additief in epoxyharsmatrices gerapporteerd. Uit een onderzoek van Kim et al. (2019) onderzochten het effect van MHEC op de mechanische eigenschappen van composieten op epoxybasis. De onderzoekers ontdekten dat de toevoeging van MHEC de breuktaaiheid en slagsterkte van de composieten verbeterde, evenals de thermische stabiliteit en waterbestendigheid. De auteurs schreven deze verbeteringen toe aan het vermogen van MHEC om waterstofbruggen te vormen met de epoxyharsmatrix, waardoor de hechting aan het grensvlak toenam en scheurvoortplanting werd voorkomen.

Een ander onderzoek van Pan et al. (2017) onderzochten het effect van MHEC op het uithardingsgedrag en de mechanische eigenschappen van een epoxyharssysteem. De onderzoekers ontdekten dat de toevoeging van MHEC de uithardingstijd vertraagde en de maximale uithardingstemperatuur van de epoxyhars verlaagde, wat wordt toegeschreven aan de hydrofiele aard van MHEC. De toevoeging van MHEC verbeterde echter ook de treksterkte en rek bij breuk van de uitgeharde epoxyhars, wat aangeeft dat MHEC de flexibiliteit en taaiheid van de epoxyharsmatrix kan verbeteren.

Naast het verbeteren van de mechanische eigenschappen van epoxyharsmatrices, is er ook gerapporteerd dat MHEC een positieve invloed heeft op de reologische eigenschappen van op epoxy gebaseerde systemen. Uit een onderzoek van Li et al. (2019) onderzochten het effect van MHEC op de reologie en mechanische eigenschappen van een lijm op epoxybasis. De onderzoekers ontdekten dat de toevoeging van MHEC het thixotrope gedrag van de lijm verbeterde en de bezinking van vulstoffen verminderde. De toevoeging van MHEC verbeterde ook de hechtsterkte en slagvastheid van de lijm.

Over het geheel genomen heeft het gebruik van MHEC als additief in epoxyharsmatrices veelbelovende resultaten opgeleverd bij het verbeteren van de mechanische eigenschappen, taaiheid en reologisch gedrag van het systeem. Aangenomen wordt dat het vermogen van MHEC om waterstofbruggen te vormen met de epoxyharsmatrix een sleutelmechanisme is achter deze verbeteringen, wat kan leiden tot verhoogde grensvlakhechting en verminderde scheurvoortplanting. Er is echter verder onderzoek nodig om de impact van MHEC op de eigenschappen van epoxyharsmatrices volledig te begrijpen en het gebruik van deze cellulose-ether in op epoxy gebaseerde formuleringen te optimaliseren.