У готовому будівельному розчині кількість ефіру целюлози дуже низька, але він може значно покращити характеристики вологого розчину, і це основна добавка, яка впливає на будівельні характеристики розчину. Розумний вибір ефірів целюлози різних сортів, різної в’язкості, різного розміру частинок, різного ступеня в’язкості та доданої кількості матиме позитивний вплив на покращення характеристик сухого порошкового розчину. В даний час багато розчинів для кладки та штукатурки погано утримують воду, і водна суспензія відділяється через кілька хвилин стояння. Утримування води є важливою характеристикою ефіру метилцелюлози, на яку звертають увагу багато вітчизняних виробників сухих розчинів, особливо в південних регіонах з високими температурами. Фактори, що впливають на водоутримуючий ефект сухої будівельної суміші, включають кількість доданого MC, в’язкість MC, дрібність частинок і температуру середовища використання.
1. Поняття
Ефір целюлози - це синтетичний полімер, виготовлений з натуральної целюлози шляхом хімічної модифікації. Ефір целюлози є похідним природної целюлози. Виробництво ефіру целюлози відрізняється від виробництва синтетичних полімерів. Його основним матеріалом є целюлоза, природна полімерна сполука. Через особливості структури природної целюлози сама целюлоза не має здатності реагувати з агентами етерифікації. Однак після обробки агента набухання міцні водневі зв’язки між молекулярними ланцюгами та ланцюгами руйнуються, і активне вивільнення гідроксильної групи стає реактивною лужною целюлозою. Одержують ефір целюлози.
Властивості ефірів целюлози залежать від виду, кількості та розподілу замісників. Класифікація простих ефірів целюлози також базується на типі заступників, ступені етерифікації, розчинності та відповідних властивостях застосування. За типом заступників у молекулярному ланцюзі його можна розділити на моноефір і змішаний ефір. MC, який ми зазвичай використовуємо, — це моноефір, а HPMC — змішаний ефір. Метилцелюлозний ефір MC є продуктом після заміни гідроксильної групи глюкозної одиниці природної целюлози на метокси. Це продукт, отриманий шляхом заміни частини гідроксильної групи на ланці на метоксигрупу, а іншу частину на гідроксипропілову групу. Структурна формула [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x гідроксиетилметилцелюлозний ефір HEMC, це основні різновиди, які широко використовуються та продаються на ринку.
За розчинністю його можна розділити на іонний і неіонний. Водорозчинні неіонні ефіри целюлози в основному складаються з двох рядів алкілових ефірів і гідроксіалкілових ефірів. Іонний CMC в основному використовується в синтетичних мийних засобах, текстильному друку та фарбуванні, розвідці продуктів харчування та нафти. Неіонні MC, HPMC, HEMC тощо в основному використовуються в будівельних матеріалах, латексних покриттях, медицині, щоденних хімічних речовинах тощо. Використовуються як загусник, водоутримуючий агент, стабілізатор, диспергатор і плівкоутворюючий агент.
2. Водозатримка ефіру целюлози
Утримання води ефіром целюлози: У виробництві будівельних матеріалів, особливо сухого порошкового розчину, ефір целюлози відіграє незамінну роль, особливо у виробництві спеціального розчину (модифікованого розчину), він є незамінним і важливим компонентом.
Важлива роль водорозчинного ефіру целюлози в будівельному розчині в основному має три аспекти: один - чудова водоутримувальна здатність, інший - вплив на консистенцію та тиксотропність розчину, а третій - взаємодія з цементом. Ефект утримання води ефіром целюлози залежить від водопоглинання основного шару, складу розчину, товщини шару розчину, потреби розчину у воді та часу схоплювання матеріалу, що схоплюється. Утримання води самим ефіром целюлози походить від розчинності та дегідратації самого ефіру целюлози. Як ми всі знаємо, хоча молекулярний ланцюг целюлози містить велику кількість високогідратованих груп ОН, він не розчиняється у воді, оскільки структура целюлози має високий ступінь кристалічності.
Гідратаційної здатності гідроксильних груп недостатньо для покриття міцних водневих зв’язків і ван-дер-ваальсових сил між молекулами. Тому він лише набухає, але не розчиняється у воді. При введенні замісника в молекулярний ланцюг не тільки замісник руйнує водневий ланцюг, а й руйнується міжланцюговий водневий зв'язок внаслідок розклинювання замісника між сусідніми ланцюгами. Чим більший замісник, тим більша відстань між молекулами. Чим більше відстань. Чим більший ефект руйнування водневих зв’язків, ефір целюлози стає водорозчинним після того, як решітка целюлози розширюється і розчин надходить, утворюючи високов’язкий розчин. При підвищенні температури гідратація полімеру слабшає, і вода між ланцюгами витісняється назовні. Коли ефект дегідратації достатній, молекули починають агрегувати, утворюючи тривимірну сітчасту структуру гелю та розгортаючись.
Фактори, що впливають на водоутримання будівельного розчину, включають в’язкість ефіру целюлози, додану кількість, дрібність частинок і температуру використання.
Чим більша в'язкість ефіру целюлози, тим краще утримує воду. В'язкість є важливим параметром продуктивності MC. В даний час різні виробники MC використовують різні методи та прилади для вимірювання в'язкості MC. Основні методи: Хааке Ротовіско, Хопплера, Уббелоде та Брукфілда. Для того самого продукту результати в’язкості, виміряні різними методами, дуже відрізняються, а деякі навіть мають подвоєні відмінності. Тому, порівнюючи в’язкість, це необхідно проводити між тими самими методами випробування, включаючи температуру, ротор тощо.
Загалом, чим вища в’язкість, тим кращий ефект утримання води. Проте, чим вище в’язкість і чим вище молекулярна маса MC, відповідне зниження його розчинності матиме негативний вплив на міцність і будівельні характеристики розчину. Чим вища в'язкість, тим очевидніший ефект загущення розчину, але він не є прямо пропорційним. Чим вище в'язкість, тим більш в'язким буде мокрий розчин, тобто при будівництві це проявляється в прилипанні до скребка і високому зчепленні з основою. Але це не допоможе підвищити структурну міцність самого мокрого розчину. Під час будівництва ефективність захисту від провисання неочевидна. Навпаки, деякі модифіковані ефіри метилцелюлози середньої та низької в’язкості мають чудову ефективність у покращенні структурної міцності вологого розчину.
Чим більша кількість ефіру целюлози додається до будівельного розчину, тим краще утримує воду, а чим вище в’язкість, тим краще утримує воду.
Щодо розміру частинок, чим дрібніші частинки, тим краще утримується вода. Після того, як великі частинки ефіру целюлози вступають у контакт з водою, поверхня негайно розчиняється та утворює гель, який огортає матеріал, щоб запобігти подальшому проникненню молекул води. Іноді він не може бути рівномірно диспергований і розчинений навіть після тривалого перемішування, утворюючи каламутний флокулянтний розчин або агломерацію. Це сильно впливає на утримання води в ефірі целюлози, а розчинність є одним із факторів вибору ефіру целюлози.
Тонкість також є важливим показником ефективності ефіру метилцелюлози. MC, який використовується для сухого порошкового розчину, повинен бути порошковим з низьким вмістом води, а тонкість також вимагає, щоб 20%~60% розміру частинок становили менше 63 мкм. Подрібнення впливає на розчинність ефіру метилцелюлози. Грубий MC зазвичай гранульований, і його легко розчинити у воді без агломерації, але швидкість розчинення дуже повільна, тому він не підходить для використання в сухому порошковому розчині. У сухому порошковому розчині MC диспергується серед цементуючих матеріалів, таких як заповнювач, дрібний наповнювач і цемент, і лише достатньо дрібний порошок може уникнути агломерації ефіру метилцелюлози при змішуванні з водою. Коли MC додається з водою для розчинення агломератів, його дуже важко диспергувати та розчиняти.
Груба подрібненість МК не тільки марнотратна, але й знижує локальну міцність розчину. Коли такий сухий порошковий розчин наноситься на велику площу, швидкість затвердіння локального сухого порошкового розчину буде значно знижена, і з’являться тріщини через різний час затвердіння. Для напилюваного розчину з механічною конструкцією вимоги до тонкості вищі через менший час змішування.
Подрібненість MC також має певний вплив на утримання води. Взагалі кажучи, для ефірів метилцелюлози з однаковою в’язкістю, але різною тонкістю, при однаковій кількості додавання, чим дрібніше, тим краще ефект утримання води.
Утримання води MC також пов’язане з використовуваною температурою, а утримання води ефіром метилцелюлози зменшується з підвищенням температури. Однак у фактичному застосуванні матеріалів сухий порошковий розчин часто наноситься на гарячі основи при високих температурах (вище 40 градусів) у багатьох середовищах, наприклад штукатурка зовнішніх стін під сонячними променями влітку, що часто прискорює затвердіння цементу та твердіння сухий порошковий розчин. Зменшення рівня утримання води призводить до очевидного відчуття, що це впливає як на оброблюваність, так і на стійкість до розтріскування, і за таких умов особливо важливо зменшити вплив температурних факторів.
Хоча добавки метилгідроксиетилцелюлозного ефіру в даний час вважаються передовими в технологічному розвитку, їхня залежність від температури все одно призведе до послаблення характеристик сухого порошкового розчину. Незважаючи на те, що кількість метилгідроксиетилцелюлози збільшена (літня формула), працездатність і стійкість до розтріскування все ще не відповідають потребам використання. Завдяки спеціальній обробці MC, наприклад підвищенню ступеня етерифікації тощо, ефект утримання води можна підтримувати при вищій температурі, щоб забезпечити кращу продуктивність у суворих умовах.
3. Згущення та тиксотропія ефіру целюлози
Згущення та тиксотропія ефіру целюлози. Друга функція ефіру целюлози — ефект загущення залежить від: ступеня полімеризації ефіру целюлози, концентрації розчину, швидкості зсуву, температури та інших умов. Гелеутворююча властивість розчину є унікальною для алкілцелюлози та її модифікованих похідних. Властивості гелеутворення пов'язані зі ступенем заміщення, концентрацією розчину та добавками. Для похідних, модифікованих гідроксиалкілом, властивості гелю також пов’язані зі ступенем модифікації гідроксіалкілу. Для MC і HPMC з низькою в’язкістю можна приготувати 10%-15% розчин, для MC і HPMC із середньою в’язкістю можна приготувати 5%-10% розчин, тоді як для MC і HPMC з високою в’язкістю можна приготувати лише 2%-3% розчин, і зазвичай Класифікація в'язкості ефіру целюлози також оцінюється за 1%-2% розчином.
Високомолекулярний ефір целюлози має високу ефективність загущення. В розчині однакової концентрації полімери з різною молекулярною масою мають різну в’язкість. Високий ступінь. Цільової в'язкості можна досягти лише шляхом додавання великої кількості низькомолекулярного ефіру целюлози. Його в'язкість мало залежить від швидкості зсуву, а висока в'язкість досягає цільової в'язкості, а необхідна кількість додавання невелика, а в'язкість залежить від ефективності згущення. Тому для досягнення певної консистенції необхідно забезпечити певну кількість ефіру целюлози (концентрацію розчину) і в’язкість розчину. Температура гелю розчину також лінійно знижується зі збільшенням концентрації розчину, а гелеутворюється при кімнатній температурі після досягнення певної концентрації. Концентрація гелеутворення HPMC є відносно високою при кімнатній температурі.
Консистенцію також можна регулювати шляхом вибору розміру частинок і вибору ефірів целюлози з різними ступенями модифікації. Так звана модифікація полягає у введенні певного ступеня заміщення гідроксіалкільних груп у структурі скелета МК. Змінюючи відносні значення заміщення двох замісників, тобто відносні значення DS і ms метокси- та гідроксіалкільних груп, які ми часто називаємо. Різні вимоги до продуктивності ефіру целюлози можна отримати шляхом зміни відносних значень заміщення двох замісників.
Зв'язок між консистенцією та модифікацією: додавання ефіру целюлози впливає на водоспоживання розчину, зміна водно-зв'язуючого співвідношення води та цементу є ефектом загущення, чим вище дозування, тим більше споживання води.
Прості ефіри целюлози, що використовуються в порошкоподібних будівельних матеріалах, повинні швидко розчинятися в холодній воді і забезпечувати відповідну консистенцію для системи. Якщо надати певну швидкість зсуву, він все одно стає флокулянтом і колоїдним блоком, який є нестандартним або неякісним продуктом.
Існує також хороша лінійна залежність між консистенцією цементного тіста та дозуванням ефіру целюлози. Ефір целюлози може значно збільшити в'язкість розчину. Чим більше дозування, тим очевидніший ефект. Водний розчин ефіру целюлози з високою в’язкістю має високу тиксотропність, що також є основною характеристикою ефіру целюлози. Водні розчини полімерів MC зазвичай мають псевдопластичну та нетиксотропну текучість нижче температури гелю, але властивості ньютонівської текучості при низьких швидкостях зсуву. Псевдопластичність зростає зі збільшенням молекулярної маси або концентрації ефіру целюлози, незалежно від типу замісника та ступеня заміщення. Таким чином, ефіри целюлози однакового ступеня в’язкості, незалежно від MC, HPMC, HEMC, завжди демонструватимуть однакові реологічні властивості, доки концентрація та температура зберігаються постійними.
При підвищенні температури утворюються структурні гелі, виникають високотиксотропні потоки. Прості ефіри целюлози з високою концентрацією та низькою в’язкістю демонструють тиксотропію навіть при температурі нижче температури гелю. Ця властивість дуже корисна для регулювання вирівнювання та провисання будівельного розчину. Тут необхідно пояснити, що чим вища в’язкість ефіру целюлози, тим краще утримує воду, але чим вища в’язкість, тим вища відносна молекулярна маса ефіру целюлози та відповідне зниження його розчинності, що має негативний вплив. на концентрацію розчину та виконання будівельних робіт. Чим вища в'язкість, тим очевидніший ефект загущення розчину, але він не є повністю пропорційним. Дещо середньої та низької в'язкості, але модифікований ефір целюлози має кращу продуктивність у покращенні структурної міцності вологого розчину. Зі збільшенням в'язкості покращується водоутримання ефіру целюлози.
4. Сповільнення ефіру целюлози
Сповільнення ефіру целюлози: третя функція ефіру целюлози полягає у затримці процесу гідратації цементу. Ефір целюлози наділяє розчин різноманітними корисними властивостями, а також знижує тепло ранньої гідратації цементу та затримує динамічний процес гідратації цементу. Це несприятливо для використання розчину в холодних регіонах. Цей ефект уповільнення спричинений адсорбцією молекул ефіру целюлози на продуктах гідратації, таких як CSH і ca(OH)2. Внаслідок збільшення в'язкості пористого розчину ефір целюлози знижує рухливість іонів у розчині, тим самим затримуючи процес гідратації.
Чим вище концентрація ефіру целюлози в мінеральному гелевому матеріалі, тим більш виражений ефект затримки гідратації. Ефір целюлози не тільки уповільнює схоплювання, але й затримує процес твердіння системи цементного розчину. Гальмуюча дія ефіру целюлози залежить не тільки від його концентрації в системі мінерального гелю, а й від хімічної структури. Чим вищий ступінь метилювання HEMC, тим кращий гальмівний ефект ефіру целюлози. Співвідношення гідрофільного заміщення до заміщення, що збільшує воду Ефект сповільнення сильніший. Однак в'язкість ефіру целюлози мало впливає на кінетику гідратації цементу.
Зі збільшенням вмісту ефіру целюлози час схоплювання розчину значно збільшується. Існує хороша нелінійна кореляція між початковим часом схоплювання розчину та вмістом ефіру целюлози, а також хороша лінійна кореляція між кінцевим часом схоплювання та вмістом ефіру целюлози. Ми можемо контролювати час роботи розчину, змінюючи кількість ефіру целюлози.
Час публікації: 22 березня 2023 р