Eter celulozowy w gotowej zaprawie

Ważna rola eteru celulozy w gotowej zaprawie:

W gotowej zaprawie ilość dodanego eteru celulozy jest bardzo mała, ale może znacznie poprawić działanie mokrej zaprawy, a głównym dodatkiem jest wydajność konstrukcyjna zaprawy. Rozsądny wybór różnych odmian, różnej lepkości, różnej wielkości cząstek, innego stopnia lepkości i dodawania ilości eteru celulozy

W gotowej zaprawie ilość dodanego eteru celulozy jest bardzo mała, ale może znacznie poprawić działanie mokrej zaprawy, a głównym dodatkiem jest wydajność konstrukcyjna zaprawy. Rozsądny dobór eteru celulozy o różnych odmianach, różnej lepkości, różnej wielkości cząstek, różnym stopniu lepkości i ilości dodatku wpływa pozytywnie na poprawę właściwości suchej zaprawy. Obecnie wiele zapraw murarskich i tynkarskich ma słabą zdolność zatrzymywania wody, a oddzielanie się mułu wodnego następuje po kilku minutach odstania.

Zatrzymywanie wody jest ważną cechą eteru metylocelulozowego, ale także wielu krajowych producentów suchych zapraw, szczególnie na południu, gdzie producenci pracują w wyższych temperaturach, martwią się wydajnością. Czynnikami wpływającymi na zdolność zatrzymywania wody przez suchą zaprawę są: ilość MC, lepkość MC, rozdrobnienie cząstek oraz temperatura otoczenia.

Eter celulozy jest syntetycznym polimerem wytwarzanym z naturalnej celulozy jako surowca w drodze modyfikacji chemicznej. Eter celulozy jest pochodną naturalnej celulozy, produkcja eteru celulozy i polimeru syntetycznego jest inna, jego najbardziej podstawowym materiałem jest celuloza, naturalne związki polimerowe. Ze względu na specyfikę naturalnej struktury celulozy, celuloza sama w sobie nie ma zdolności reagowania ze środkiem eteryfikującym. Jednakże po obróbce środkiem spęczniającym silne wiązania wodorowe pomiędzy łańcuchami molekularnymi oraz w obrębie łańcucha uległy zniszczeniu, a aktywność grupy hydroksylowej została uwolniona do celulozy alkalicznej o zdolności reakcji, a w wyniku reakcji środka eteryzującego otrzymano eter celulozy - grupę OH w grupę -OR.

Właściwości eterów celulozy zależą od rodzaju, liczby i rozmieszczenia podstawników. Klasyfikacja eteru celulozy opiera się również na rodzaju podstawników, stopniu eteryfikacji, rozpuszczalności i powiązanym zastosowaniu. W zależności od rodzaju podstawników w łańcuchu molekularnym można go podzielić na eter pojedynczy i eter mieszany. MC jest zwykle używany jako pojedynczy eter, podczas gdy HPMC jest eterem mieszanym. Eter metylocelulozowy MC to naturalna jednostka glukozy celulozy na hydroksymetanolanie zastąpiona wzorem struktury produktu to [COH7O2 (OH) 3-H (OCH3) H] X, eter hydroksypropylometylocelulozy HPMC to jednostka po hydroksylowej części metanolan zastąpiono hydroksypropylem, inną część produktu zastąpiono hydroksypropylem. Wzór strukturalny to [C6H7O2 (OH) 3-MN (OCH3) M [OCH2CH (OH) CH3] N] X i eter hydroksyetylometylocelulozy HEMC, który jest powszechnie stosowane i sprzedawane na rynku.

Ze względu na rozpuszczalność można wyróżnić typ jonowy i niejonowy. Rozpuszczalny w wodzie niejonowy eter celulozy składa się głównie z eteru alkilowego i eteru hydroksyloalkilowego dwóch serii odmian. Ionic CMC stosuje się głównie w syntetycznych detergentach, tekstyliach, poligrafii, żywności i wydobyciu ropy naftowej. Niejonowe MC, HPMC, HEMC i inne stosowane głównie w materiałach budowlanych, powłokach lateksowych, medycynie, chemii codziennej i innych aspektach. Jako środek zagęszczający, środek zatrzymujący wodę, stabilizator, środek dyspergujący, środek błonotwórczy.

Zatrzymywanie wody w eterze celulozy: w produkcji materiałów budowlanych, zwłaszcza suchych zapraw, eter celulozy odgrywa niezastąpioną rolę, zwłaszcza w produkcji zapraw specjalnych (zapraw modyfikowanych), ale także jest jej częścią niezbędną. Ważna rola rozpuszczalnego w wodzie eteru celulozy w zaprawie ma głównie trzy aspekty, jednym jest doskonała zdolność zatrzymywania wody, drugim jest wpływ konsystencji zaprawy i tiksotropii, a trzecim jest interakcja z cementem. Retencja wody w eterze celulozy zależy od podstawy higroskopijności, składu zaprawy, grubości warstwy zaprawy, zapotrzebowania na wodę zaprawy, czasu kondensacji materiału kondensacyjnego. Zatrzymywanie wody w eterze celulozy wynika z rozpuszczalności i odwodnienia samego eteru celulozy. Powszechnie wiadomo, że łańcuchy molekularne celulozy, choć zawierają dużą liczbę silnie uwodnionych grup OH, są nierozpuszczalne w wodzie ze względu na ich wysoce krystaliczną strukturę. Zdolność do hydratacji samych grup hydroksylowych nie wystarczy, aby pokryć silne międzycząsteczkowe wiązania wodorowe i siły van der Waalsa. Kiedy do łańcucha cząsteczkowego wprowadza się podstawniki, nie tylko podstawniki niszczą łańcuch wodorowy, ale także wiązania wodorowe między łańcuchami zostają zerwane w wyniku zaklinowania podstawników pomiędzy sąsiednimi łańcuchami. Im większe są podstawniki, tym większa jest odległość między cząsteczkami. Im większe zniszczenie efektu wiązań wodorowych, ekspansja sieci celulozowej, roztwór w eterze celulozy staje się rozpuszczalny w wodzie, tworząc roztwór o wysokiej lepkości. Wraz ze wzrostem temperatury hydratacja polimeru maleje, a woda pomiędzy łańcuchami jest wypierana. Kiedy efekt odwodnienia jest wystarczający, cząsteczki zaczynają się agregować, a żel składa się w trójwymiarową sieć.

Czynnikami wpływającymi na retencję wody w zaprawie są lepkość eteru celulozy, dozowanie, rozdrobnienie cząstek i temperatura pracy.

Im większa lepkość eteru celulozy, tym lepsza zdolność zatrzymywania wody. Lepkość jest ważnym parametrem wydajności MC. Obecnie różni producenci MC stosują różne metody i przyrządy do pomiaru lepkości MC. Do głównych metod należą Haake Rotovisko, Hoppler, Ubbelohde i Brookfield. Dla tego samego produktu wyniki lepkości mierzone różnymi metodami są bardzo różne, a w niektórych przypadkach nawet wielokrotne. Dlatego porównując lepkość należy przeprowadzić tę samą metodę testową, uwzględniając temperaturę, rotor itp.

Ogólnie rzecz biorąc, im wyższa lepkość, tym lepszy efekt zatrzymywania wody. Jednakże im wyższa jest lepkość, tym wyższa jest masa cząsteczkowa MC, a wydajność rozpuszczania odpowiednio się zmniejszy, co ma negatywny wpływ na wytrzymałość i właściwości konstrukcyjne zaprawy. Im większa lepkość, tym wyraźniejsze jest działanie zagęszczające zaprawy, jednak nie jest ono proporcjonalne do tej zależności. Im wyższa lepkość, tym mokra zaprawa będzie bardziej lepka, zarówno konstrukcyjnie, jak i w działaniu lepkiego skrobaka, jak również będzie miała większą przyczepność do podłoża. Zwiększanie wytrzymałości konstrukcyjnej mokrej zaprawy nie jest jednak pomocne. Podczas budowy działanie zapobiegające uginaniu się nie jest oczywiste. Wręcz przeciwnie, niektóre modyfikowane etery metylocelulozy o niskiej lepkości mają doskonałe właściwości poprawiające wytrzymałość strukturalną mokrej zaprawy.

Im więcej eteru celulozy dodaje się do zaprawy, tym lepsza zdolność zatrzymywania wody, im wyższa lepkość, tym lepsza zdolność zatrzymywania wody.

Jeśli chodzi o wielkość cząstek, im drobniejsza cząstka, tym lepsza retencja wody. Duże cząstki eteru celulozy stykają się z wodą, powierzchnia natychmiast się rozpuszcza i tworzy żel, który otula materiał, zapobiegając dalszemu wnikaniu cząsteczek wody. Czasami przy długotrwałym mieszaniu nie można równomiernie rozpuścić, powstaje błotnisty, kłaczkowaty roztwór lub aglomerat. Rozpuszczalność eteru celulozy jest jednym z czynników decydujących o wyborze eteru celulozy. Rozdrobnienie jest również ważnym wskaźnikiem wydajności eteru metylocelulozowego. MC do suchej zaprawy wymaga proszku, niskiej zawartości wody i rozdrobnienia 20% ~ 60% wielkości cząstek mniejszej niż 63um. Rozdrobnienie wpływa na rozpuszczalność eteru metylocelulozowego. Gruby MC jest zwykle ziarnisty i można go łatwo rozpuścić w wodzie bez aglomeracji, ale prędkość rozpuszczania jest bardzo mała, dlatego nie nadaje się do stosowania w suchej zaprawie. W suchej zaprawie MC jest rozproszony pomiędzy kruszywem, drobnymi wypełniaczami i materiałami cementowymi, takimi jak cement, i tylko wystarczająco drobny proszek może zapobiec zbrylaniu się eteru metylocelulozowego podczas mieszania z wodą. Kiedy MC dodaje wodę w celu rozpuszczenia aglomeratu, bardzo trudno jest go zdyspergować i rozpuścić. MC o grubym rozdrobnieniu nie tylko usuwa odpady, ale także zmniejsza lokalną wytrzymałość zaprawy. Kiedy taka sucha zaprawa jest wykonywana na dużej powierzchni, prędkość utwardzania lokalnej suchej zaprawy jest znacznie zmniejszona, co powoduje powstawanie pęknięć spowodowanych różnym czasem utwardzania. W przypadku zaprawy natryskowej mechanicznej, ze względu na krótki czas mieszania, stopień rozdrobnienia jest większy.

Rozdrobnienie MC ma również pewien wpływ na retencję wody. Ogólnie rzecz biorąc, w przypadku eteru metylocelulozowego o tej samej lepkości, ale różnym stopniu rozdrobnienia, im drobniejszy efekt zatrzymywania wody, tym lepszy jest przy tej samej ilości dodatku.

Zatrzymywanie wody w MC zależy także od stosowanej temperatury, a zatrzymywanie wody w eterze metylocelulozowym zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury. Jednak w rzeczywistym zastosowaniu materiału wiele środowisk suchej zaprawy często będzie miało wysoką temperaturę (wyższą niż 40 stopni) w warunkach budowy na gorącym podłożu, takim jak letnie nasłonecznienie szpachlówki ścian zewnętrznych, co często przyspieszało krzepnięcie utwardzanie cementu i suchej zaprawy. Spadek stopnia retencji wody prowadzi do oczywistego wrażenia, że ​​wpływa to zarówno na trwałość konstrukcyjną, jak i odporność na pękanie. W tym stanie szczególnie istotne staje się ograniczenie wpływu czynników temperaturowych. Choć dodatek eteru metylohydroksyetylocelulozowego uznawany jest za awangardowy rozwój technologiczny, to jego zależność od temperatury w dalszym ciągu będzie prowadziła do osłabienia właściwości suchej zaprawy. Nawet przy zwiększeniu dawki metylohydroksyetylocelulozy (formuła letnia) konstrukcja i odporność na pękanie w dalszym ciągu nie odpowiadają potrzebom użytkowym. Dzięki specjalnej obróbce MC, takiej jak zwiększenie stopnia eteryfikacji, efekt zatrzymywania wody przez MC może utrzymać lepszy efekt w wysokiej temperaturze, dzięki czemu może zapewnić lepszą wydajność w trudnych warunkach.

Dodatkowo zagęszczanie i tiksotropia eteru celulozy: eter celulozy drugie działanie – zagęszczanie zależy od: stopnia polimeryzacji eteru celulozy, stężenia roztworu, szybkości ścinania, temperatury i innych warunków. Właściwość żelowania roztworu jest unikalna dla alkilocelulozy i jej modyfikowanych pochodnych. Charakterystyka żelowania zależy od stopnia podstawienia, stężenia roztworu i dodatków. W przypadku pochodnych modyfikowanych hydroksyalkilem właściwości żelu są również związane ze stopniem modyfikacji hydroksyalkilu. Dla roztworu o stężeniu MC i HPMC o niskiej lepkości można przygotować roztwór o stężeniu 10%-15%, MC i HPMC o średniej lepkości można przygotować w roztworze 5%-10%, a MC i HPMC o wysokiej lepkości można przygotować tylko w stężeniu 2%-3 % roztworu, a zazwyczaj klasyfikacja lepkości eteru celulozy wynosi również 1% -2% roztworu do klasy. Wydajność zagęszczacza w postaci eteru celulozy o wysokiej masie cząsteczkowej, to samo stężenie roztworu, polimery o różnej masie cząsteczkowej mają różną lepkość, lepkość i masę cząsteczkową można wyrazić w następujący sposób, [η] = 2,92 × 10-2 (DPn) 0,905, DPn jest średnią stopień polimeryzacji wysoki. Eter celulozy o niskiej masie cząsteczkowej można dodać więcej, aby osiągnąć docelową lepkość. Jego lepkość w mniejszym stopniu zależy od szybkości ścinania, wysoka lepkość do osiągnięcia docelowej lepkości, ilość potrzebna do dodania mniejszej ilości, lepkość zależy od wydajności zagęszczania. Dlatego, aby uzyskać określoną konsystencję, należy zapewnić odpowiednią ilość eteru celulozy (stężenie roztworu) i lepkość roztworu. Temperatura żelowania roztworu zmniejszała się liniowo wraz ze wzrostem stężenia roztworu, a żelowanie następowało w temperaturze pokojowej po osiągnięciu określonego stężenia. HPMC ma wysokie stężenie żelowania w temperaturze pokojowej.

Konsystencję można także regulować dobierając wielkość cząstek oraz eter celulozy o różnym stopniu modyfikacji. Tak zwana modyfikacja polega na wprowadzeniu grupy hydroksyalkilowej w pewnym stopniu podstawienia do struktury szkieletowej MC. Zmieniając względne wartości podstawienia dwóch podstawników, to znaczy względne wartości podstawienia DS i MS grup metoksylowych i hydroksylowych. Zmiana względnych wartości podstawienia dwóch rodzajów podstawników wymaga różnych właściwości eteru celulozy.

Zależność konsystencji od modyfikacji: dodatek eteru celulozy wpływa na wodochłonność zaprawy oraz zmienia stosunek wody do spoiwa wody i cementu, czyli powoduje efekt zagęszczania. Im wyższa dawka, tym większe zużycie wody.

Etery celulozy stosowane w sypkich materiałach budowlanych muszą szybko rozpuszczać się w zimnej wodzie i nadawać systemowi odpowiednią konsystencję. Jeśli dana szybkość ścinania jest nadal kłaczkowata i koloidalna, oznacza to produkt niskiej jakości lub niskiej jakości.

Istnieje również dobra liniowa zależność pomiędzy konsystencją zaczynu cementowego a dawką eteru celulozy, eter celulozy może znacznie zwiększyć lepkość zaprawy, im większa dawka, tym bardziej oczywisty efekt. Wodny roztwór eteru celulozy o dużej lepkości ma wysoką tiksotropię, co jest jedną z cech charakterystycznych eteru celulozy. Wodne roztwory polimerów typu MC mają zwykle pseudoplastyczną, nietiksotropową płynność poniżej temperatury żelu, ale właściwości płynięcia Newtona przy niskich prędkościach ścinania. Pseudoplastyczność wzrasta wraz ze wzrostem masy cząsteczkowej lub stężenia eteru celulozy i jest niezależna od rodzaju i stopnia podstawnika. Dlatego etery celulozy o tej samej klasie lepkości, czy to MC, HPMC czy HEMC, zawsze wykazują te same właściwości reologiczne, o ile stężenie i temperatura pozostają stałe. Wraz ze wzrostem temperatury tworzy się żel strukturalny i następuje wysoka tiksotropowość płynięcia. Etery celulozy o wysokim stężeniu i niskiej lepkości wykazują tiksotropię nawet poniżej temperatury żelu. Ta właściwość jest bardzo korzystna przy budowie zaprawy budowlanej, aby dostosować jej płynność i właściwości wiszące. Należy w tym miejscu wyjaśnić, że im większa lepkość eteru celulozy, tym lepsza retencja wody, lecz im wyższa lepkość, tym większa względna masa cząsteczkowa eteru celulozy, co skutkuje zmniejszeniem jego rozpuszczalności, co ma negatywny wpływ na stężenie zaprawy i wydajność konstrukcji. Im większa lepkość, tym wyraźniejsze jest działanie zagęszczające zaprawy, jednak nie jest to zależność całkowicie proporcjonalna. Niektóre etery celulozy o niskiej lepkości, ale modyfikowane w celu poprawy wytrzymałości strukturalnej mokrej zaprawy, mają lepszą wydajność, wraz ze wzrostem lepkości poprawia się retencja wody w eterze celulozy.

Opóźnienie eteru celulozy: trzecia rola eteru celulozy polega na opóźnianiu procesu hydratacji cementu. Eter celulozy nadaje zaprawie różne korzystne właściwości, ale także zmniejsza wydzielanie ciepła na wczesnym etapie hydratacji cementu, opóźniając dynamiczny proces hydratacji cementu. Jest to niekorzystne dla stosowania zaprawy w zimnych obszarach. Tego rodzaju działaniem opóźniającym jest adsorpcja cząsteczek eteru celulozy na produktach hydratacji CSH i Ca (OH) 2, spowodowana tym, że eter celulozy na skutek wzrostu lepkości roztworu w porach zmniejsza aktywność jonów w roztworze, opóźniając w ten sposób proces hydratacji. Im wyższe stężenie eteru celulozy w mineralnym materiale żelowym, tym bardziej oczywisty jest efekt opóźnienia hydratacji. Eter celulozy nie tylko opóźnia wiązanie, ale także proces twardnienia układu zaprawy cementowej. Działanie opóźniające eteru celulozy zależy nie tylko od jego stężenia w układzie żelu mineralnego, ale także od budowy chemicznej. Im wyższy stopień metylacji HEMC, tym lepsze działanie opóźniające eteru celulozy. Efekt opóźniający zastąpienie hydrofilowe jest silniejsze niż zastąpienie zwiększające ilość wody. Jednak lepkość eteru celulozy ma niewielki wpływ na kinetykę hydratacji cementu.

Wraz ze wzrostem zawartości eteru celulozy czas wiązania zaprawy znacznie się wydłuża. Początkowy czas wiązania zaprawy wykazuje dobrą korelację liniową z zawartością eteru celulozy, a końcowy czas wiązania ma dobrą korelację liniową z zawartością eteru celulozy. Czas pracy zaprawy możemy kontrolować zmieniając dawkę eteru celulozy.

Podsumowując, w gotowej zaprawie eter celulozy odgrywa rolę w zatrzymywaniu wody, zagęszczaniu, opóźnianiu hydratacji cementu, poprawie parametrów konstrukcyjnych. Dobra zdolność zatrzymywania wody sprawia, że ​​hydratacja cementu jest pełniejsza, może poprawić lepkość mokrej zaprawy, poprawić siłę wiązania zaprawy, regulowany czas. Dodanie eteru celulozy do mechanicznej zaprawy natryskowej może poprawić wydajność natryskiwania lub pompowania oraz wytrzymałość strukturalną zaprawy. Dlatego eter celulozy jest szeroko stosowany jako ważny dodatek do gotowych zapraw.