Hydroksypropylmetylcellulose (HPMC) er et viktig cellulosederivat. Den er mye brukt i byggematerialer på grunn av sin utmerkede vannretensjon, fortykning og stabilitet i byggemørtel.
1. Kjemisk struktur og egenskaper ved HPMC
HPMC er et multifunksjonelt polymermateriale laget ved kjemisk modifisering av naturlig cellulose. I sin kjemiske struktur erstatter hydroksypropyl (-CH2CH(OH)CH3) og metyl (-CH3) grupper deler av hydroksylgruppene (-OH) på cellulosemolekylkjeden, noe som gjør at HPMC har gode vannløselighet og fortykningsegenskaper.
Løselighet: HPMC er lett løselig i kaldt vann for å danne en transparent til melkeaktig kolloidal løsning. Det oppløses sakte i varmt vann, noe som hjelper det å bli jevnt fordelt i bygningsmørtel.
Vannretensjon: Polymerkjeden til HPMC kan effektivt absorbere vann og danne en høyviskositet kolloidal løsning, og dermed redusere vanntapet.
Stabilitet: HPMC har utmerket kjemisk stabilitet og toleranse for temperatur og pH-verdi, noe som gjør at den kan fungere stabilt under ulike konstruksjonsforhold.
2. Rollen til HPMC i å bygge mørtel
Øk vannretensjon: HPMC kan forbedre vannretensjonsevnen til bygningsmørtel betydelig, hovedsakelig ved å absorbere fritt vann i mørtelen og redusere vannfordampning og lekkasje.
Forbedre bearbeidbarhet: Siden HPMC kan danne et fint spredt nettverk i mørtelen, kan det forbedre plastisiteten og bearbeidbarheten til mørtelen, noe som gjør konstruksjonen mer praktisk.
Forleng åpentid: HPMCs evne til å holde på fuktighet gjør at mørtelen opprettholder en konsistens som er egnet for konstruksjon i lang tid, og forlenger derved mørtelens åpentid.
3. Mekanisme for HPMC for å forbedre vannretensjon
Mekanismen til HPMC for å forbedre vannretensjonen av mørtel inkluderer hovedsakelig følgende aspekter:
Adsorpsjon: Hydroksypropyl- og metylgruppene på HPMC-molekylkjeden kombineres med vannmolekyler gjennom hydrogenbindinger og van der Waals-krefter for å danne et stabilt hydreringslag. HPMC kan absorbere store mengder vann for å danne en stabil geltilstand. Denne geltilstanden kan opprettholde et høyt fuktighetsinnhold i mørtelen og forhindre rask fordampning av vann.
Viskoelastiske egenskaper: HPMC løses opp i vann for å danne en kolloidal løsning med høy viskositet, som kan øke viskositeten og reologien til mørtelen betydelig. Den høyviskose væskefasen bidrar til å redusere migrasjonen av vann, opprettholde den jevne fordelingen av vann i mørtelen, og redusere vannseparasjonseffekten (dvs. flytende vann og nedbør).
Strukturell nettverksdannelse: HPMC kan danne en tverrbundet nettverksstruktur i den vandige løsningen, som hjelper til med å låse inn vann og begrense dets bevegelse i mørtelen, og dermed forbedre vannretensjonen til mørtelen. Denne nettverksstrukturen til HPMC gjør at mørtelen forblir jevn fuktig under herdeprosessen, og unngår sprekkproblemer forårsaket av ujevnt vanntap.
Kolloidal barriereeffekt: Den kolloidale barrieren dannet av HPMC i mørtelen kan hindre vann i å diffundere utover. Denne barriereeffekten gjør det vanskeligere for vann å unnslippe fra mørtelen, og øker derved vannretensjonen til mørtelen.
4. Praktisk brukseffekt av HPMC vannretensjon
I praktiske applikasjoner har vannretensjon av HPMC en betydelig innvirkning på ytelsen til mørtel, inkludert forbedring av bearbeidbarheten til mørtel, reduserer risikoen for krympesprekker og forbedrer bindingsstyrken. Disse applikasjonseffektene diskuteres i detalj nedenfor.
Forbedre bearbeidbarheten: Den kolloidale løsningen som dannes av HPMC i mørtelen kan smøre partiklene i mørtelen, forbedre betjeningsevnen til mørtelen og gjøre byggeprosessen jevnere.
Reduser krymping og oppsprekking: Siden HPMC kan holde på fuktigheten i mørtelen, reduserer det tapet av fuktighet under tørkeprosessen, noe som er avgjørende for å unngå krymping og oppsprekking av mørtelen. Mørtel som forblir jevnt fuktig under herdeprosessen har mindre krympespenning, og reduserer dermed muligheten for sprekkdannelse.
Forbedre bindingsstyrken: Den jevnt fordelte fuktigheten i mørtelen bidrar til å forbedre effektiviteten av hydreringsreaksjonen til mørtelen, sikre at sementpartiklene er fullstendig hydrert og til slutt danner en sterkere binding. HPMC kan gi et langsiktig fuktig miljø, noe som gjør sementhydratiseringen mer fullstendig, og derved forbedre bindingsstyrken til mørtelen.
5. Faktorer som påvirker HPMC på byggemørtel
Vannretensjonseffekten til HPMC påvirkes av mange faktorer, inkludert dens molekylvekt, substitusjonsgrad, tilsetningsmengde og mørtelforhold.
Molekylvekt: Generelt sett, jo større molekylvekten til HPMC er, desto mer signifikant er vannretensjonseffekten. Imidlertid kan for stor molekylvekt også føre til en reduksjon i løselighet, så i praktiske anvendelser er det nødvendig å velge en passende molekylvekt i henhold til spesifikke behov.
Substitusjonsgrad: Substitusjonsgraden av hydroksypropyl og metyl i HPMC har stor innflytelse på ytelsen. Passende grad av substitusjon kan gi god vannretensjon og løselighet, men for høy eller for lav substitusjon kan påvirke ytelsen.
Tilsetningsmengde: Tilsetningsmengden av HPMC påvirker direkte vannretensjonen av mørtel. Generelt er tilsetningsmengden mellom 0,1 % og 0,3 %. For mye tilsetning vil øke kostnadene og kan påvirke andre egenskaper til mørtel.
Mørtelforhold: Forholdet mellom andre komponenter i mørtel, som sement, sand og fyllmasse, vil også påvirke vannretensjonseffekten til HPMC. Rimelig forhold kan bedre spille rollen som HPMC.
HPMC spiller en betydelig rolle i vannretensjon i bygningsmørtel gjennom sin unike kjemiske struktur og fysiske egenskaper. Hovedmekanismene inkluderer å adsorbere vann for å danne et stabilt hydreringslag, øke mørtelviskositeten, danne en nettverksstruktur og en kolloidal barriere, etc. I praktiske applikasjoner forbedrer HPMC ikke bare bearbeidbarheten og bindestyrken til mørtel, men reduserer også risikoen for krymping og sprekker. I fremtiden, med utviklingen av materialvitenskap, vil bruken av HPMC i byggematerialer bli mer omfattende og diversifisert, og fortsette å tilby høykvalitetsløsninger for byggebransjen.
Innleggstid: 26. juni 2024