Hydroksyetyloceluloza (HEC) to niejonowy, rozpuszczalny w wodzie związek polimerowy, którego struktura chemiczna jest modyfikowana z celulozy w wyniku reakcji hydroksyetylowania. HEC ma dobrą rozpuszczalność w wodzie, zagęszczanie, zawieszanie, emulgowanie, dyspergowanie i właściwości błonotwórcze, dlatego jest szeroko stosowany w materiałach budowlanych, powłokach, codziennej chemii i przemyśle spożywczym. W natryskowych, szybkowiążących wodoodpornych powłokach gumowo-asfaltowych wprowadzenie hydroksyetylocelulozy może znacznie poprawić ich odporność cieplną.
1. Podstawowe właściwości hydroksyetylocelulozy
Hydroksyetyloceluloza skutecznie zagęszcza i tworzy błonę w wodzie, co czyni ją idealnym zagęszczaczem do różnych powłok na bazie wody. Znacząco zwiększa lepkość farby tworząc wiązania wodorowe z cząsteczkami wody, dzięki czemu sieć cząsteczek wody staje się szczelna. Ta właściwość jest szczególnie ważna w przypadku powłok wodoodpornych, ponieważ wysoka lepkość pomaga powłoce zachować swój kształt i grubość przed utwardzeniem, zapewniając konsystencję i ciągłość powłoki.
2. Mechanizm poprawiający odporność na ciepło
2.1 Zwiększ stabilność powłok
Obecność hydroksyetylocelulozy może poprawić stabilność termiczną gumowych powłok asfaltowych. Lepkość farb zwykle maleje wraz ze wzrostem temperatury, a hydroksyetyloceluloza spowalnia ten proces i utrzymuje właściwości fizyczne farby. Dzieje się tak, ponieważ grupa hydroksyetylowa w cząsteczce HEC może tworzyć fizyczną usieciowaną sieć z innymi składnikami powłoki, co zwiększa stabilność termiczną warstwy powłoki i umożliwia jej utrzymanie dobrej struktury i funkcji w warunkach wysokiej temperatury.
2.2 Popraw właściwości mechaniczne powłoki powłokowej
Właściwości mechaniczne powłoki powłokowej, takie jak elastyczność, wytrzymałość na rozciąganie itp., bezpośrednio wpływają na jej działanie w warunkach wysokiej temperatury. Wprowadzenie HEC może poprawić właściwości mechaniczne powłoki powłokowej, co wynika głównie z jej efektu zagęszczającego, który powoduje, że powłoka staje się gęstsza. Gęsta struktura powłoki nie tylko poprawia odporność na ciepło, ale także zwiększa odporność na naprężenia fizyczne spowodowane zewnętrzną rozszerzalnością i kurczeniem cieplnym, zapobiegając pękaniu lub łuszczeniu się powłoki.
2.3 Zwiększ przyczepność powłoki
W warunkach wysokiej temperatury powłoki wodoodporne są podatne na rozwarstwianie się lub łuszczenie, co wynika głównie z niedostatecznej przyczepności podłoża do powłoki powłokowej. HEC może poprawić przyczepność powłoki do podłoża poprzez poprawę właściwości konstrukcyjnych i właściwości błonotwórczych powłoki. Pomaga to powłoce utrzymać ścisły kontakt z podłożem w wysokich temperaturach, zmniejszając ryzyko łuszczenia się lub rozwarstwiania.
3. Dane eksperymentalne i zastosowania praktyczne
3.1 Projekt eksperymentalny
W celu sprawdzenia wpływu hydroksyetylocelulozy na odporność cieplną natryskiwanej szybkoschnącej wodoodpornej powłoki gumowo-asfaltowej można zaprojektować serię eksperymentów. W ramach eksperymentu do wodoodpornej powłoki można dodać różną zawartość HEC, a następnie stabilność termiczną, właściwości mechaniczne i przyczepność powłoki można ocenić za pomocą analizy termograwimetrycznej (TGA), dynamicznej analizy termomechanicznej (DMA) i próby rozciągania.
3.2 Wyniki eksperymentów
Wyniki eksperymentów pokazują, że po dodaniu HEC temperatura żaroodporności powłoki znacznie wzrasta. W grupie kontrolnej bez HEC powłoka zaczęła się rozkładać w temperaturze 150°C. Po dodaniu HEC temperatura, jaką wytrzymywała powłoka, wzrosła do ponad 180°C. Dodatkowo wprowadzenie HEC zwiększyło wytrzymałość powłoki na rozciąganie o około 20%, natomiast badania odrywania wykazały, że przyczepność powłoki do podłoża wzrosła o około 15%.
4. Zastosowania inżynieryjne i środki ostrożności
4.1 Aplikacja inżynierska
W zastosowaniach praktycznych zastosowanie hydroksyetylocelulozy może znacznie poprawić właściwości konstrukcyjne i końcowe właściwości wodoodpornych natryskiwanych szybko wiążących gumowo-asfaltowych powłok. Ta zmodyfikowana powłoka może być stosowana w takich dziedzinach, jak hydroizolacja budynków, hydroizolacja inżynierii podziemnej i ochrona przed korozją rurociągów, i jest szczególnie odpowiednia do spełnienia wymagań w zakresie hydroizolacji w środowiskach o wysokiej temperaturze.
4.2 Środki ostrożności
Chociaż HEC może znacząco poprawić działanie powłok, jego dozowanie musi być rozsądnie kontrolowane. Nadmierna ilość HEC może powodować zbyt dużą lepkość powłoki, co wpływa na funkcjonalność konstrukcji. Dlatego też w rzeczywistym projektowaniu receptury dawkę HEC należy optymalizować w drodze eksperymentów, aby uzyskać najlepszą wydajność powłoki i efekt konstrukcyjny.
Hydroksyetyloceluloza skutecznie poprawia odporność cieplną natryskiwanych szybkoschnących wodoodpornych powłok gumowo-asfaltowych poprzez zwiększenie lepkości powłoki, poprawę właściwości mechanicznych warstwy powłoki i poprawę przyczepności powłoki. Dane eksperymentalne i zastosowania praktyczne pokazują, że HEC ma znaczący wpływ na poprawę stabilności termicznej i niezawodności powłok. Racjonalne zastosowanie HEC może nie tylko poprawić właściwości konstrukcyjne powłok, ale także znacznie wydłużyć żywotność powłok wodoodpornych w środowiskach o wysokiej temperaturze, dostarczając nowych pomysłów i metod rozwoju wodoodpornych materiałów budowlanych.
Czas publikacji: 8 lipca 2024 r