Xenlulo ete trong vữa trộn sẵn

Vai trò quan trọng của ete xenlulo trong vữa trộn sẵn:

Trong vữa trộn sẵn, lượng ete xenlulo được thêm vào rất thấp nhưng có thể cải thiện đáng kể tính năng của vữa ướt, hiệu suất thi công của vữa là phụ gia chính. Lựa chọn hợp lý các loại khác nhau, độ nhớt khác nhau, kích thước hạt khác nhau, độ nhớt khác nhau và bổ sung lượng ete cellulose

Trong vữa trộn sẵn, lượng ete xenlulo được thêm vào rất thấp nhưng có thể cải thiện đáng kể tính năng của vữa ướt, hiệu suất thi công của vữa là phụ gia chính. Việc lựa chọn hợp lý ete cellulose với các loại khác nhau, độ nhớt khác nhau, kích thước hạt khác nhau, độ nhớt khác nhau và lượng bổ sung có tác động tích cực đến việc cải thiện tính chất của vữa khô. Hiện nay, nhiều loại vữa xây và trát có khả năng giữ nước kém và bùn nước sẽ bị tách ra sau vài phút để yên.

Khả năng giữ nước là một hiệu suất quan trọng của methyl cellulose ether, nhưng cũng có rất nhiều nhà sản xuất vữa khô trong nước, đặc biệt là ở khu vực phía Nam, các nhà sản xuất có nhiệt độ cao hơn lo ngại về hiệu suất. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả giữ nước của vữa khô bao gồm lượng MC, độ nhớt MC, độ mịn của hạt và nhiệt độ môi trường.

Cellulose ether là một loại polymer tổng hợp được làm từ cellulose tự nhiên làm nguyên liệu thô bằng cách biến đổi hóa học. Cellulose ether là một dẫn xuất của cellulose tự nhiên, sản xuất ether cellulose và polymer tổng hợp là khác nhau, nguyên liệu cơ bản nhất của nó là cellulose, hợp chất polymer tự nhiên. Do đặc thù của cấu trúc xenluloza tự nhiên nên bản thân xenluloza không có khả năng phản ứng với tác nhân ete hóa. Tuy nhiên, sau khi xử lý chất trương nở, các liên kết hydro mạnh giữa các chuỗi phân tử và bên trong chuỗi bị phá hủy, hoạt động của nhóm hydroxyl được giải phóng thành cellulose kiềm có khả năng phản ứng và ete cellulose thu được thông qua phản ứng của chất ETHERifying - nhóm OH thành nhóm -OR.

Các tính chất của ete xenlulo phụ thuộc vào loại, số lượng và sự phân bố các nhóm thế. Việc phân loại ete cellulose cũng dựa trên loại nhóm thế, mức độ ete hóa, độ hòa tan và ứng dụng liên quan có thể được phân loại. Theo loại nhóm thế trên chuỗi phân tử, nó có thể được chia thành ether đơn và ether hỗn hợp. MC thường được sử dụng như một ether đơn lẻ, trong khi HPMC là một ether hỗn hợp. Methyl cellulose ether MC là một đơn vị glucose cellulose tự nhiên trên hydroxyl methoxide được thay thế bằng công thức cấu trúc sản phẩm là [COH7O2 (OH) 3-H (OCH3) H] X, hydroxypropyl methyl cellulose ether HPMC là đơn vị trên phần hydroxyl của methoxide được thay thế bằng hydroxypropyl, một phần khác của sản phẩm được thay thế bằng hydroxypropyl, Công thức cấu trúc là [C6H7O2 (OH) 3-MN (OCH3) M [OCH2CH (OH) CH3] N] X và hydroxyethyl methyl cellulose ether HEMC, đó là được sử dụng rộng rãi và bán trên thị trường.

Từ độ hòa tan có thể được chia thành loại ion và loại không ion. Hai loại ete cellulose không ion hòa tan trong nước chủ yếu bao gồm alkyl ether và hydroxyl alkyl ether. Ionic CMC chủ yếu được sử dụng trong chất tẩy rửa tổng hợp, dệt may, in ấn, thực phẩm và khai thác dầu khí. MC không ion, HPMC, HEMC và các loại khác chủ yếu được sử dụng trong vật liệu xây dựng, sơn cao su, y học, hóa học hàng ngày và các lĩnh vực khác. Là chất làm đặc, chất giữ nước, chất ổn định, chất phân tán, chất tạo màng.

Cellulose ether giữ nước: trong sản xuất vật liệu xây dựng, đặc biệt là vữa khô, cellulose ether đóng vai trò không thể thay thế, đặc biệt là trong sản xuất vữa đặc biệt (vữa biến tính) nhưng cũng là một phần không thể thiếu. Vai trò quan trọng của ete cellulose hòa tan trong nước trong vữa chủ yếu có ba khía cạnh, một là khả năng giữ nước tuyệt vời, thứ hai là ảnh hưởng của tính nhất quán và thixotropy của vữa, và thứ ba là tương tác với xi măng. Khả năng giữ nước của ete cellulose phụ thuộc vào tính hút nước, thành phần của vữa, độ dày lớp vữa, nhu cầu nước của vữa, thời gian ngưng tụ của vật liệu ngưng tụ. Khả năng giữ nước của ete cellulose xuất phát từ khả năng hòa tan và khử nước của ete cellulose. Người ta biết rõ rằng các chuỗi phân tử cellulose, mặc dù chứa một số lượng lớn các nhóm OH hydrat hóa cao, nhưng lại không hòa tan trong nước do cấu trúc tinh thể cao của chúng. Chỉ riêng khả năng hydrat hóa của các nhóm hydroxyl là không đủ để tạo ra các liên kết hydro liên phân tử mạnh và lực van der Waals. Khi các nhóm thế được đưa vào chuỗi phân tử, không chỉ các nhóm thế phá hủy chuỗi hydro mà các liên kết hydro giữa các chuỗi cũng bị phá vỡ do sự xen kẽ của các nhóm thế giữa các chuỗi liền kề. Các nhóm thế càng lớn thì khoảng cách giữa các phân tử càng lớn. Hiệu ứng phá hủy liên kết hydro càng lớn, mạng cellulose giãn nở, dung dịch vào ete cellulose trở nên hòa tan trong nước, hình thành dung dịch có độ nhớt cao. Khi nhiệt độ tăng lên, quá trình hydrat hóa của polyme giảm và nước giữa các chuỗi bị đẩy ra ngoài. Khi tác dụng khử nước đủ hiệu quả, các phân tử bắt đầu kết tụ lại và gel sẽ gấp lại thành mạng ba chiều.

Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng giữ nước của vữa bao gồm độ nhớt của ete xenlulo, liều lượng, độ mịn của hạt và nhiệt độ sử dụng.

Độ nhớt của ete cellulose càng lớn thì hiệu suất giữ nước càng tốt. Độ nhớt là một thông số quan trọng của hiệu suất MC. Hiện nay, các nhà sản xuất MC khác nhau sử dụng các phương pháp và dụng cụ khác nhau để đo độ nhớt của MC. Các phương pháp chính bao gồm Haake Rotovisko, Hoppler, Ubbelohde và Brookfield. Đối với cùng một sản phẩm, kết quả đo độ nhớt bằng các phương pháp khác nhau rất khác nhau, có nơi thậm chí còn có nhiều khác biệt. Vì vậy, khi so sánh độ nhớt phải thực hiện giữa cùng một phương pháp thử, bao gồm nhiệt độ, rôto, v.v.

Nói chung, độ nhớt càng cao thì hiệu quả giữ nước càng tốt. Tuy nhiên, độ nhớt càng cao thì trọng lượng phân tử của MC càng cao và hiệu suất hòa tan sẽ giảm tương ứng, điều này có tác động tiêu cực đến cường độ và hiệu suất thi công của vữa. Độ nhớt càng cao thì tác dụng làm dày của vữa càng rõ ràng nhưng nó không tỷ lệ thuận với mối quan hệ. Độ nhớt càng cao thì vữa ướt sẽ càng bám dính, vừa thi công, hiệu quả hoạt động của máy cạo dính vừa có độ bám dính cao với vật liệu nền. Nhưng việc tăng cường độ kết cấu của vữa ướt sẽ không hữu ích. Trong quá trình thi công, hiệu quả chống võng không rõ ràng. Ngược lại, một số ete methyl cellulose biến tính có độ nhớt thấp có hiệu quả tuyệt vời trong việc cải thiện độ bền kết cấu của vữa ướt.

Càng thêm nhiều ete xenlulo vào vữa thì hiệu quả giữ nước càng tốt, độ nhớt càng cao thì hiệu quả giữ nước càng tốt.

Đối với kích thước hạt, hạt càng mịn thì khả năng giữ nước càng tốt. Các hạt ete xenlulo lớn tiếp xúc với nước, bề mặt hòa tan ngay và tạo thành gel bao bọc vật liệu ngăn không cho các phân tử nước tiếp tục thẩm thấu, đôi khi khuấy lâu không phân tán đều, tạo thành dung dịch keo tụ bùn hoặc kết tụ lại. Độ hòa tan của ete xenlulo là một trong những yếu tố để lựa chọn ete xenlulo. Độ mịn cũng là một chỉ số hiệu suất quan trọng của ete methyl cellulose. MC cho vữa khô yêu cầu bột, hàm lượng nước thấp và độ mịn 20% ~ 60% kích thước hạt nhỏ hơn 63um. Độ mịn ảnh hưởng đến độ hòa tan của metyl cellulose ete. MC thô thường ở dạng hạt, dễ hòa tan trong nước, không kết tụ nhưng tốc độ hòa tan rất chậm nên không thích hợp sử dụng trong vữa khô. Trong vữa khô, MC được phân tán giữa cốt liệu, chất độn mịn và vật liệu xi măng như xi măng, và chỉ bột đủ mịn mới có thể tránh được sự vón cục của methyl cellulose ether khi trộn với nước. Khi MC thêm nước vào để hòa tan chất kết tụ thì rất khó phân tán và hòa tan. MC có độ mịn thô không chỉ gây lãng phí mà còn làm giảm cường độ cục bộ của vữa. Khi vữa khô như vậy được thi công trên diện tích lớn, tốc độ đóng rắn của vữa khô cục bộ giảm đáng kể, dẫn đến hiện tượng nứt do thời gian đóng rắn khác nhau. Đối với vữa phun cơ học, do thời gian trộn ngắn nên độ mịn cao hơn.

Độ mịn của MC cũng có ảnh hưởng nhất định đến khả năng giữ nước của nó. Nói chung, đối với metyl cellulose ete có cùng độ nhớt nhưng độ mịn khác nhau thì hiệu quả giữ nước càng mịn thì càng tốt trong cùng một lượng bổ sung.

Khả năng giữ nước của MC cũng liên quan đến nhiệt độ sử dụng và khả năng giữ nước của metyl cellulose ete giảm khi nhiệt độ tăng. Nhưng trong ứng dụng vật liệu thực tế, nhiều môi trường vữa khô thường sẽ ở nhiệt độ cao (cao hơn 40 độ) trong điều kiện thi công trên nền nóng, chẳng hạn như lớp trát trét tường bên ngoài dưới ánh nắng mùa hè, điều này thường đẩy nhanh quá trình hóa rắn của xi măng và vữa khô cứng lại. Việc giảm tỷ lệ giữ nước dẫn đến cảm giác rõ ràng rằng cả khả năng thi công và khả năng chống nứt đều bị ảnh hưởng. Trong điều kiện này, việc giảm ảnh hưởng của các yếu tố nhiệt độ trở nên đặc biệt quan trọng. Mặc dù chất phụ gia methyl hydroxyethyl cellulose ether được coi là đi đầu trong phát triển công nghệ, nhưng sự phụ thuộc của nó vào nhiệt độ vẫn sẽ dẫn đến sự suy yếu tính chất của vữa khô. Ngay cả khi tăng liều lượng methyl hydroxyethyl cellulose (công thức mùa hè), khả năng chống xây dựng và chống nứt vẫn không thể đáp ứng được nhu cầu sử dụng. Thông qua một số phương pháp xử lý đặc biệt đối với MC, chẳng hạn như tăng mức độ ete hóa, tác dụng giữ nước của MC có thể duy trì hiệu quả tốt hơn ở nhiệt độ cao, do đó nó có thể mang lại hiệu suất tốt hơn trong điều kiện khắc nghiệt.

Ngoài ra, độ đặc và tính thixotropy của cellulose ether: tác dụng thứ hai của cellulose ether - độ dày phụ thuộc vào: mức độ trùng hợp của ether cellulose, nồng độ dung dịch, tốc độ cắt, nhiệt độ và các điều kiện khác. Đặc tính tạo gel của dung dịch là đặc trưng duy nhất của alkyl cellulose và các dẫn xuất biến tính của nó. Đặc tính tạo gel có liên quan đến mức độ thay thế, nồng độ dung dịch và chất phụ gia. Đối với các dẫn xuất biến tính hydroxyl alkyl, tính chất gel cũng liên quan đến mức độ biến tính hydroxyl alkyl. Đối với nồng độ dung dịch MC và HPMC có độ nhớt thấp có thể chuẩn bị dung dịch nồng độ 10% -15%, MC và HPMC có độ nhớt trung bình có thể được chuẩn bị dung dịch 5% -10%, còn MC và HPMC có độ nhớt cao chỉ có thể chuẩn bị 2% -3 % dung dịch, và thông thường việc phân loại độ nhớt ete cellulose cũng là dung dịch 1% -2% để phân loại. Hiệu suất làm đặc cellulose ether trọng lượng phân tử cao, cùng nồng độ dung dịch, các polyme trọng lượng phân tử khác nhau có độ nhớt, độ nhớt và trọng lượng phân tử khác nhau có thể được biểu thị như sau, [η] = 2,92 × 10-2 (DPn) 0,905, DPn là mức trung bình mức độ polyme hóa cao. Thêm ête cellulose trọng lượng phân tử thấp để đạt được độ nhớt mục tiêu. Độ nhớt của nó ít phụ thuộc vào tốc độ cắt, độ nhớt cao để đạt được độ nhớt mục tiêu, lượng cần thêm ít hơn, độ nhớt phụ thuộc vào hiệu quả làm đặc. Do đó, để đạt được độ đặc nhất định, phải đảm bảo một lượng ether cellulose (nồng độ dung dịch) nhất định và độ nhớt của dung dịch. Nhiệt độ tạo gel của dung dịch giảm tuyến tính khi tăng nồng độ của dung dịch và quá trình tạo gel xảy ra ở nhiệt độ phòng sau khi đạt đến nồng độ nhất định. HPMC có nồng độ gel hóa cao ở nhiệt độ phòng.

Độ đặc cũng có thể được điều chỉnh bằng cách chọn kích thước hạt và ete xenlulo với mức độ biến đổi khác nhau. Cái gọi là sửa đổi là việc đưa nhóm hydroxyl alkyl vào cấu trúc khung của MC ở một mức độ thay thế nhất định. Bằng cách thay đổi giá trị thay thế tương đối của hai nhóm thế, nghĩa là giá trị thay thế tương đối DS và MS của nhóm methoxy và hydroxyl. Các tính chất khác nhau của ete cellulose được yêu cầu bằng cách thay đổi giá trị thay thế tương đối của hai loại nhóm thế.

Mối quan hệ giữa tính nhất quán và sự biến đổi: việc bổ sung ete xenlulo ảnh hưởng đến lượng nước tiêu thụ của vữa và thay đổi tỷ lệ chất kết dính nước của nước và xi măng, đó là tác dụng làm đặc. Liều lượng càng cao thì lượng nước tiêu thụ càng nhiều.

Ete xenlulo được sử dụng trong vật liệu xây dựng dạng bột phải hòa tan nhanh chóng trong nước lạnh và mang lại độ đặc phù hợp cho hệ thống. Nếu tốc độ cắt nhất định vẫn còn kết bông và keo thì đó là sản phẩm không đạt tiêu chuẩn hoặc chất lượng kém.

Ngoài ra còn có mối quan hệ tuyến tính tốt giữa độ đặc của vữa xi măng và liều lượng ete xenlulo, ete xenlulo có thể làm tăng đáng kể độ nhớt của vữa, liều lượng càng lớn thì hiệu quả càng rõ ràng. Dung dịch nước cellulose ether có độ nhớt cao có tính thixotropy cao, đây là một trong những đặc tính của ether cellulose. Dung dịch nước của polyme loại MC thường có tính lưu động giả dẻo, không thixotropic dưới nhiệt độ gel của chúng, nhưng có đặc tính dòng chảy Newton ở tốc độ cắt thấp. Tính giả dẻo tăng lên khi tăng trọng lượng phân tử hoặc nồng độ của ete xenlulo và không phụ thuộc vào loại và mức độ nhóm thế. Do đó, ete xenlulo có cùng độ nhớt, dù là MC, HPMC hay HEMC, luôn thể hiện các đặc tính lưu biến giống nhau miễn là nồng độ và nhiệt độ không đổi. Khi nhiệt độ tăng lên, gel cấu trúc được hình thành và xảy ra dòng chảy thixotropic cao. Ete xenlulo có nồng độ cao và độ nhớt thấp thể hiện tính thixotropy ngay cả khi ở dưới nhiệt độ gel. Đặc tính này mang lại lợi ích lớn cho việc xây dựng vữa xây dựng để điều chỉnh dòng chảy và đặc tính treo dòng chảy của nó. Ở đây cần phải giải thích rằng độ nhớt của ether cellulose càng cao thì khả năng giữ nước càng tốt, nhưng độ nhớt càng cao thì trọng lượng phân tử tương đối của ether cellulose càng cao, độ hòa tan tương ứng của nó giảm, điều này có tác động tiêu cực đến nồng độ vữa và hiệu quả thi công. Độ nhớt càng cao thì tác dụng làm dày của vữa càng rõ ràng, nhưng nó không phải là mối quan hệ tỷ lệ hoàn toàn. Một số độ nhớt thấp, nhưng ete cellulose biến tính trong việc cải thiện độ bền kết cấu của vữa ướt có hiệu suất tuyệt vời hơn, khi độ nhớt tăng lên, khả năng giữ nước của ete cellulose được cải thiện.

Làm chậm quá trình cellulose ether: Vai trò thứ ba của cellulose ether là làm chậm quá trình hydrat hóa của xi măng. Cellulose ether mang lại cho vữa những đặc tính có lợi khác nhau, nhưng cũng làm giảm sự giải phóng nhiệt thủy hóa sớm của xi măng, làm chậm quá trình động lực thủy hóa của xi măng. Điều này không thuận lợi cho việc sử dụng vữa ở vùng lạnh. Tác dụng làm chậm này là sự hấp phụ phân tử ete xenlulo trên các sản phẩm hydrat hóa CSH và Ca (OH) 2 do độ nhớt của dung dịch lỗ rỗng tăng lên, ete xenlulo làm giảm hoạt động của các ion trong dung dịch, do đó làm chậm quá trình hydrat hóa. Nồng độ ete cellulose trong vật liệu gel khoáng càng cao thì tác dụng trì hoãn hydrat hóa càng rõ ràng. Cellulose ether không chỉ làm chậm quá trình ninh kết mà còn làm chậm quá trình đông cứng của hệ thống vữa xi măng. Tác dụng làm chậm của ete xenlulo không chỉ phụ thuộc vào nồng độ của nó trong hệ thống gel khoáng mà còn phụ thuộc vào cấu trúc hóa học. Mức độ methyl hóa HEMC càng cao thì tác dụng làm chậm của ete cellulose càng tốt. Tác dụng làm chậm quá trình thay thế ưa nước mạnh hơn tác dụng thay thế tăng lượng nước. Nhưng độ nhớt của ete xenlulo ít ảnh hưởng đến động học hydrat hóa của xi măng.

Với sự gia tăng hàm lượng ete xenlulo, thời gian đông kết của vữa tăng lên đáng kể. Thời gian đông kết ban đầu của vữa có mối tương quan tuyến tính tốt với hàm lượng ete xenlulo và thời gian đông kết cuối cùng có mối tương quan tuyến tính tốt với hàm lượng ete xenlulo. Chúng ta có thể kiểm soát thời gian hoạt động của vữa bằng cách thay đổi liều lượng ete xenlulo.

Tóm lại, trong vữa trộn sẵn, ete xenlulo có vai trò giữ nước, làm đặc, làm chậm quá trình thủy hóa xi măng, nâng cao hiệu quả thi công. Khả năng giữ nước tốt giúp quá trình hydrat hóa xi măng hoàn thiện hơn, có thể cải thiện độ nhớt ướt của vữa ướt, nâng cao cường độ liên kết của vữa, điều chỉnh thời gian. Thêm ete xenlulo vào vữa phun cơ học có thể cải thiện hiệu suất phun hoặc bơm và độ bền kết cấu của vữa. Vì vậy, ete xenlulo được sử dụng rộng rãi như một chất phụ gia quan trọng trong vữa trộn sẵn.