De belangrijke rol van cellulose-ether in kant-en-klare mortel

In de kant-en-klare mortel is de toegevoegde hoeveelheid cellulose-ether erg laag, maar het kan de prestaties van de natte mortel aanzienlijk verbeteren, en het is een belangrijk additief dat de constructieprestaties van de mortel beïnvloedt. Een redelijke keuze van cellulose-ethers van verschillende variëteiten, verschillende viscositeiten, verschillende deeltjesgroottes, verschillende viscositeitsgraden en toegevoegde hoeveelheden zullen een positieve invloed hebben op de verbetering van de prestaties van droge poedermortel. Momenteel hebben veel metsel- en pleistermortels slechte waterretentieprestaties, en de waterslurry zal zich na een paar minuten staan ​​afscheiden. Zoals hieronder weergegeven:

Het vasthouden van water is een belangrijke eigenschap van methylcellulose-ether en wordt ook gebruikt door veel fabrikanten van droge poedermortels in China. Factoren die het waterretentie-effect van droge mortel beïnvloeden, zijn onder meer de hoeveelheid toegevoegde MC, de viscositeit van MC, de fijnheid van de deeltjes en de temperatuur van de gebruiksomgeving.

Cellulose-ether is een synthetisch polymeer gemaakt van natuurlijke cellulose door chemische modificatie. Cellulose-ether is een derivaat van natuurlijke cellulose. De productie van cellulose-ether verschilt van synthetische polymeren. Het meest basismateriaal is cellulose, een natuurlijke polymeerverbinding. Vanwege de bijzonderheid van de natuurlijke cellulosestructuur heeft de cellulose zelf geen vermogen om te reageren met veretheringsmiddelen. Na de behandeling met het zwelmiddel worden de sterke waterstofbruggen tussen de molecuulketens en de ketens echter vernietigd en wordt de actieve afgifte van de hydroxylgroep een reactieve alkalicellulose. Verkrijg cellulose-ether.

De eigenschappen van cellulose-ethers zijn afhankelijk van het type, het aantal en de verdeling van de substituenten. De classificatie van cellulose-ethers is ook gebaseerd op het type substituenten, de mate van verethering, oplosbaarheid en gerelateerde toepassingseigenschappen. Afhankelijk van het type substituenten op de moleculaire keten kan deze worden onderverdeeld in mono-ether en gemengde ether. De MC die we gewoonlijk gebruiken is monoether en de HPMC is gemengde ether. Methylcellulose-ether MC is het product nadat de hydroxylgroep op de glucose-eenheid van natuurlijke cellulose is vervangen door methoxy. Het is een product dat wordt verkregen door een deel van de hydroxylgroep op de eenheid te vervangen door een methoxygroep en een ander deel door een hydroxypropylgroep. De structuurformule is [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3] n]x Hydroxyethylmethylcellulose-ether HEMC, dit zijn de belangrijkste varianten die veel worden gebruikt en op de markt worden verkocht.

In termen van oplosbaarheid kan het worden onderverdeeld in ionisch en niet-ionisch. In water oplosbare niet-ionische cellulose-ethers bestaan ​​hoofdzakelijk uit twee series alkylethers en hydroxyalkylethers. Ionische CMC wordt voornamelijk gebruikt in synthetische wasmiddelen, het bedrukken en verven van textiel, voedsel- en olie-exploratie. Niet-ionische MC, HPMC, HEMC, etc. worden voornamelijk gebruikt in bouwmaterialen, latexcoatings, medicijnen, dagelijkse chemicaliën, etc. Gebruikt als verdikkingsmiddel, watervasthoudend middel, stabilisator, dispergeermiddel en filmvormer.

Waterretentie van cellulose-ether: Bij de productie van bouwmaterialen, vooral droge poedermortel, speelt cellulose-ether een onvervangbare rol, vooral bij de productie van speciale mortel (gemodificeerde mortel), het is een onmisbaar en belangrijk onderdeel. De belangrijke rol van wateroplosbare cellulose-ether in mortel heeft hoofdzakelijk drie aspecten: het ene is het uitstekende watervasthoudend vermogen, het andere is de invloed op de consistentie en thixotropie van mortel, en het derde is de interactie met cement. Het waterretentie-effect van cellulose-ether is afhankelijk van de wateropname van de basislaag, de samenstelling van de mortel, de dikte van de mortellaag, de waterbehoefte van de mortel en de uithardingstijd van het uithardingsmateriaal. Het vasthouden van water door cellulose-ether zelf is het gevolg van de oplosbaarheid en dehydratatie van cellulose-ether zelf. Zoals we allemaal weten, is de moleculaire keten van cellulose, hoewel deze een groot aantal zeer hydrateerbare OH-groepen bevat, niet oplosbaar in water, omdat de cellulosestructuur een hoge mate van kristalliniteit heeft. Het hydratatievermogen van hydroxylgroepen alleen is niet voldoende om de sterke waterstofbruggen en van der Waals-krachten tussen moleculen te dekken. Daarom zwelt het alleen op, maar lost het niet op in water. Wanneer een substituent in de molecuulketen wordt geïntroduceerd, vernietigt niet alleen de substituent de waterstofketen, maar wordt ook de waterstofbinding tussen de ketens vernietigd als gevolg van het vastklemmen van de substituent tussen aangrenzende ketens. Hoe groter de substituent, hoe groter de afstand tussen de moleculen. Hoe groter de afstand. Hoe groter het effect van het vernietigen van waterstofbruggen, de cellulose-ether wordt wateroplosbaar nadat het celluloserooster uitzet en de oplossing binnendringt, waardoor een oplossing met hoge viscositeit ontstaat. Wanneer de temperatuur stijgt, verzwakt de hydratatie van het polymeer en wordt het water tussen de ketens verdreven. Wanneer het dehydratatie-effect voldoende is, beginnen de moleculen te aggregeren, vormen ze een driedimensionale netwerkstructuurgel en vouwen ze zich uit.

De factoren die de waterretentie van mortel beïnvloeden zijn onder meer de viscositeit van cellulose-ether, de toegevoegde hoeveelheid, de fijnheid van de deeltjes en de gebruikstemperatuur.

Hoe groter de viscositeit van cellulose-ether, hoe beter de waterretentieprestaties. Viscositeit is een belangrijke parameter voor MC-prestaties. Momenteel gebruiken verschillende MC-fabrikanten verschillende methoden en instrumenten om de viscositeit van MC te meten. De belangrijkste methoden zijn Haake Rotovisko, Hoppler, Ubbelohde en Brookfield. Voor hetzelfde product zijn de viscositeitsresultaten, gemeten met verschillende methoden, zeer verschillend, en bij sommige zijn de verschillen zelfs verdubbeld. Daarom moet bij het vergelijken van de viscositeit gebruik worden gemaakt van dezelfde testmethoden, inclusief temperatuur, rotor, enz.

Over het algemeen geldt: hoe hoger de viscositeit, hoe beter het waterretentie-effect. Hoe hoger de viscositeit en hoe hoger het molecuulgewicht van MC, de overeenkomstige afname van de oplosbaarheid ervan zal echter een negatieve invloed hebben op de sterkte en constructieprestaties van de mortel. Hoe hoger de viscositeit, hoe duidelijker het verdikkende effect op de mortel, maar dit is niet direct proportioneel. Hoe hoger de viscositeit, hoe stroperiger de natte mortel zal zijn, dat wil zeggen dat deze zich tijdens de constructie manifesteert als kleven aan de schraper en een hoge hechting aan het substraat. Maar het heeft geen zin om de structurele sterkte van de natte mortel zelf te vergroten. Tijdens de constructie zijn de anti-doorzakprestaties niet duidelijk. Integendeel, sommige gemodificeerde methylcellulose-ethers met gemiddelde en lage viscositeit presteren uitstekend bij het verbeteren van de structurele sterkte van natte mortel.

Hoe groter de hoeveelheid cellulose-ether die aan de mortel wordt toegevoegd, hoe beter de waterretentieprestaties, en hoe hoger de viscositeit, hoe beter de waterretentieprestaties.

Voor de deeltjesgrootte geldt: hoe fijner het deeltje, hoe beter de waterretentie. Nadat de grote deeltjes cellulose-ether in contact komen met water, lost het oppervlak onmiddellijk op en vormt een gel die het materiaal omhult en voorkomt dat watermoleculen blijven infiltreren. Soms kan het zelfs na langdurig roeren niet gelijkmatig worden gedispergeerd en opgelost, waardoor een troebele, vlokkige oplossing of agglomeratie ontstaat. Het heeft een grote invloed op de waterretentie van cellulose-ether, en de oplosbaarheid is een van de factoren bij het kiezen van cellulose-ether. Fijnheid is ook een belangrijke prestatie-index van methylcellulose-ether. Het MC dat wordt gebruikt voor droge poedermortel moet poeder zijn, met een laag watergehalte, en de fijnheid vereist ook dat 20% ~ 60% van de deeltjesgrootte kleiner is dan 63um. De fijnheid beïnvloedt de oplosbaarheid van methylcellulose-ether. Grof MC is meestal korrelig en is gemakkelijk op te lossen in water zonder agglomeratie, maar de oplossnelheid is erg langzaam, dus het is niet geschikt voor gebruik in droge poedermortel. In droge poedermortel wordt MC verspreid over cementeermaterialen zoals aggregaat, fijn vulmiddel en cement, en alleen fijn genoeg poeder kan agglomeratie van methylcellulose-ether voorkomen bij menging met water. Wanneer MC wordt toegevoegd aan water om de agglomeraten op te lossen, is het zeer moeilijk te dispergeren en op te lossen. De grove fijnheid van MC is niet alleen verspillend, maar vermindert ook de plaatselijke sterkte van de mortel. Wanneer een dergelijke droogpoedermortel op een groot oppervlak wordt aangebracht, zal de uithardingssnelheid van de plaatselijke droogpoedermortel aanzienlijk worden verminderd en zullen er scheuren ontstaan ​​als gevolg van verschillende uithardingstijden. Voor de spuitmortel met mechanische opbouw is de eis aan fijnheid hoger vanwege de kortere mengtijd.

De fijnheid van MC heeft ook een zekere invloed op de waterretentie. In het algemeen geldt voor methylcellulose-ethers met dezelfde viscositeit maar verschillende fijnheid, bij dezelfde toegevoegde hoeveelheid, hoe fijner hoe fijner, hoe beter het waterretentie-effect.

De waterretentie van MC hangt ook samen met de gebruikte temperatuur. De waterretentie van methylcellulose-ether neemt af naarmate de temperatuur stijgt. Bij daadwerkelijke materiaaltoepassingen wordt droge poedermortel echter in veel omgevingen vaak bij hoge temperaturen (hoger dan 40 graden) op hete ondergronden aangebracht, zoals bij het bepleisteren van buitenmuren onder de zon in de zomer, wat vaak de uitharding van cement en de uitharding van cement versnelt. droge poedermortel. De afname van de waterretentie leidt tot het voor de hand liggende gevoel dat zowel de verwerkbaarheid als de scheurweerstand worden beïnvloed, en het is bijzonder cruciaal om onder deze omstandigheden de invloed van temperatuurfactoren te verminderen. Hoewel methylhydroxyethylcellulose-etheradditieven momenteel worden beschouwd als een koploper in de technologische ontwikkeling, zal hun afhankelijkheid van temperatuur nog steeds leiden tot een verzwakking van de prestaties van droge poedermortel. Hoewel de hoeveelheid methylhydroxyethylcellulose is verhoogd (zomerformule), kunnen de verwerkbaarheid en scheurvastheid nog steeds niet voldoen aan de gebruiksbehoeften. Door een speciale behandeling van MC, zoals het verhogen van de mate van verethering, enz., kan het waterretentie-effect bij een hogere temperatuur worden gehandhaafd, zodat het onder zware omstandigheden betere prestaties kan leveren.

Bovendien is de verdikking en thixotropie van cellulose-ether: de tweede functie van cellulose-ether - het verdikkingseffect hangt af van: de mate van polymerisatie van cellulose-ether, oplossingsconcentratie, afschuifsnelheid, temperatuur en andere omstandigheden. De gelerende eigenschap van de oplossing is uniek voor alkylcellulose en zijn gemodificeerde derivaten. De geleringseigenschappen houden verband met de mate van substitutie, oplossingsconcentratie en additieven. Voor met hydroxyalkyl gemodificeerde derivaten houden de geleigenschappen ook verband met de mate van modificatie van hydroxyalkyl. Voor MC en HPMC met lage viscositeit kan een oplossing van 10% -15% worden bereid, MC en HPMC met gemiddelde viscositeit kunnen een oplossing van 5% -10% worden bereid, terwijl MC en HPMC met hoge viscositeit slechts 2% -3% oplossing kunnen bereiden, en meestal de viscositeitsclassificatie van cellulose-ether wordt ook beoordeeld aan de hand van een oplossing van 1% -2%. Cellulose-ether met hoog molecuulgewicht heeft een hoge verdikkingsefficiëntie. In dezelfde concentratieoplossing hebben polymeren met verschillende molecuulgewichten verschillende viscositeiten. Hoge graad. De beoogde viscositeit kan alleen worden bereikt door een grote hoeveelheid cellulose-ether met een laag molecuulgewicht toe te voegen. De viscositeit ervan is weinig afhankelijk van de afschuifsnelheid, en de hoge viscositeit bereikt de doelviscositeit, en de vereiste toegevoegde hoeveelheid is klein, en de viscositeit hangt af van de verdikkingsefficiëntie. Om een ​​bepaalde consistentie te bereiken, moeten daarom een ​​bepaalde hoeveelheid cellulose-ether (concentratie van de oplossing) en de viscositeit van de oplossing worden gegarandeerd. De geltemperatuur van de oplossing neemt ook lineair af met de toename van de concentratie van de oplossing, en geleren bij kamertemperatuur na het bereiken van een bepaalde concentratie. De gelerende concentratie van HPMC is relatief hoog bij kamertemperatuur.

De consistentie kan ook worden aangepast door de deeltjesgrootte te selecteren en cellulose-ethers met verschillende mate van modificatie te selecteren. De zogenaamde modificatie is het introduceren van een bepaalde mate van substitutie van hydroxyalkylgroepen op de skeletstructuur van MC. Door de relatieve substitutiewaarden van de twee substituenten te veranderen, dat wil zeggen de DS- en ms-relatieve substitutiewaarden van de methoxy- en hydroxyalkylgroepen die we vaak zeggen. Verschillende prestatie-eisen van cellulose-ether kunnen worden verkregen door de relatieve substitutiewaarden van de twee substituenten te veranderen.

De relatie tussen consistentie en modificatie: de toevoeging van cellulose-ether beïnvloedt het waterverbruik van mortel, het veranderen van de water-bindmiddelverhouding van water en cement is het verdikkende effect, hoe hoger de dosering, hoe groter het waterverbruik.

Cellulose-ether die in poedervormige bouwmaterialen wordt gebruikt, moet snel oplossen in koud water en een geschikte consistentie voor het systeem bieden. Als er een bepaalde afschuifsnelheid wordt gegeven, wordt het nog steeds een uitvlokkend en colloïdaal blok, wat een product van ondermaatse of slechte kwaliteit is.

Er bestaat ook een goed lineair verband tussen de consistentie van cementpasta en de dosering van cellulose-ether. Cellulose-ether kan de viscositeit van mortel aanzienlijk verhogen. Hoe groter de dosering, hoe duidelijker het effect. Een waterige oplossing van cellulose-ether met een hoge viscositeit heeft een hoge thixotropie, wat ook een belangrijk kenmerk is van cellulose-ether. Waterige oplossingen van MC-polymeren hebben gewoonlijk een pseudoplastische en niet-thixotrope vloeibaarheid onder hun geltemperatuur, maar Newtoniaanse vloei-eigenschappen bij lage afschuifsnelheden. Pseudoplasticiteit neemt toe met het molecuulgewicht of de concentratie van cellulose-ether, ongeacht het type substituent en de mate van substitutie. Daarom zullen cellulose-ethers met dezelfde viscositeitsgraad, ongeacht MC, HPMC, HEMC, altijd dezelfde reologische eigenschappen vertonen zolang de concentratie en temperatuur constant worden gehouden. Structurele gels worden gevormd wanneer de temperatuur wordt verhoogd en er treden zeer thixotrope stromingen op. Cellulose-ethers met hoge concentratie en lage viscositeit vertonen zelfs onder de geltemperatuur thixotropie. Deze eigenschap is van groot voordeel bij het aanpassen van egalisatie en doorzakken bij de constructie van bouwmortel. Hier moet worden uitgelegd dat hoe hoger de viscositeit van cellulose-ether, hoe beter de waterretentie, maar hoe hoger de viscositeit, hoe hoger het relatieve molecuulgewicht van cellulose-ether en de overeenkomstige afname van de oplosbaarheid ervan, wat een negatief effect heeft. op de mortelconcentratie en constructieprestaties. Hoe hoger de viscositeit, hoe duidelijker het verdikkende effect op de mortel, maar dit is niet volledig proportioneel. Enige gemiddelde en lage viscositeit, maar de gemodificeerde cellulose-ether presteert beter bij het verbeteren van de structurele sterkte van natte mortel. Met de toename van de viscositeit verbetert de waterretentie van cellulose-ether.

Vertraging van cellulose-ether: De derde functie van cellulose-ether is het vertragen van het hydratatieproces van cement. Cellulose-ether verleent mortel verschillende gunstige eigenschappen, vermindert ook de vroege hydratatiewarmte van cement en vertraagt ​​het dynamische hydratatieproces van cement. Dit is ongunstig voor het gebruik van mortel in koude gebieden. Dit vertragingseffect wordt veroorzaakt door de adsorptie van cellulose-ethermoleculen aan hydratatieproducten zoals CSH en ca(OH)2. Door de toename van de viscositeit van de poriënoplossing vermindert de cellulose-ether de mobiliteit van ionen in de oplossing, waardoor het hydratatieproces wordt vertraagd. Hoe hoger de concentratie cellulose-ether in het minerale gelmateriaal, hoe uitgesprokener het effect van de hydratatievertraging. Cellulose-ether vertraagt ​​niet alleen het uitharden, maar ook het uithardingsproces van het cementmortelsysteem. De vertragende werking van cellulose-ether hangt niet alleen af ​​van de concentratie ervan in het minerale gelsysteem, maar ook van de chemische structuur. Hoe hoger de methyleringsgraad van HEMC, hoe beter het vertragende effect van cellulose-ether. De verhouding tussen hydrofiele substitutie en waterverhogende substitutie. Het vertragende effect is sterker. De viscositeit van cellulose-ether heeft echter weinig effect op de hydratatiekinetiek van cement.

Met het toenemen van het gehalte aan cellulose-ether neemt de hardingstijd van de mortel aanzienlijk toe. Er bestaat een goede niet-lineaire correlatie tussen de initiële hardingstijd van de mortel en het gehalte aan cellulose-ether, en een goede lineaire correlatie tussen de uiteindelijke hardingstijd en het gehalte aan cellulose-ether. We kunnen de operationele tijd van de mortel controleren door de hoeveelheid cellulose-ether te veranderen.

Samenvattend speelt cellulose-ether in kant-en-klare mortel een rol bij het vasthouden van water, het verdikken, het vertragen van de hydratatiekracht van cement en het verbeteren van de constructieprestaties. Een goed waterretentievermogen maakt de hydratatie van cement completer, kan de natte viscositeit van natte mortel verbeteren, de hechtsterkte van mortel vergroten en de tijd aanpassen. Het toevoegen van cellulose-ether aan mechanische spuitmortel kan de spuit- of pompprestaties en structurele sterkte van de mortel verbeteren.