Vai trò quan trọng của ete xenlulo trong vữa trộn sẵn

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

Khả năng giữ nước là một đặc tính quan trọng của methyl cellulose ether và nó cũng được nhiều nhà sản xuất vữa bột khô ở Trung Quốc sử dụng. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả giữ nước của vữa trộn khô bao gồm lượng MC thêm vào, độ nhớt của MC, độ mịn của hạt và nhiệt độ của môi trường sử dụng.

Cellulose ether là một loại polymer tổng hợp được làm từ cellulose tự nhiên thông qua biến đổi hóa học. Cellulose ether là một dẫn xuất của cellulose tự nhiên. Việc sản xuất ete xenlulo khác với polyme tổng hợp. Chất liệu cơ bản nhất của nó là cellulose, một hợp chất polymer tự nhiên. Do đặc thù của cấu trúc cellulose tự nhiên, bản thân cellulose không có khả năng phản ứng với các tác nhân ether hóa. Tuy nhiên, sau khi xử lý chất trương nở, các liên kết hydro mạnh giữa chuỗi phân tử và chuỗi bị phá hủy và sự giải phóng tích cực của nhóm hydroxyl trở thành cellulose kiềm phản ứng. Thu được ete xenlulo.

Các tính chất của ete xenlulo phụ thuộc vào loại, số lượng và sự phân bố các nhóm thế. Việc phân loại ete xenlulo cũng dựa trên loại nhóm thế, mức độ ete hóa, độ hòa tan và các đặc tính ứng dụng liên quan. Theo loại nhóm thế trên chuỗi phân tử, nó có thể được chia thành ether đơn và ether hỗn hợp. MC chúng ta thường sử dụng là monoether và HPMC là ether hỗn hợp. Methyl cellulose ether MC là sản phẩm sau khi nhóm hydroxyl trên đơn vị glucose của cellulose tự nhiên được thay thế bằng methoxy. Nó là sản phẩm thu được bằng cách thay thế một phần nhóm hydroxyl trên thiết bị bằng nhóm methoxy và một phần khác bằng nhóm hydroxypropyl. Công thức cấu tạo là [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3] n]x Hydroxyethyl methyl cellulose ether HEMC, đây là những giống chủ yếu được sử dụng và bán rộng rãi trên thị trường.

Về độ hòa tan, nó có thể được chia thành ion và không ion. Các ete cellulose không ion hòa tan trong nước chủ yếu bao gồm hai loạt ete alkyl và ete hydroxyalkyl. Ionic CMC chủ yếu được sử dụng trong chất tẩy rửa tổng hợp, in và nhuộm dệt, thăm dò thực phẩm và dầu mỏ. MC không ion, HPMC, HEMC, v.v. chủ yếu được sử dụng trong vật liệu xây dựng, sơn latex, y học, hóa chất hàng ngày, v.v. Được sử dụng làm chất làm đặc, chất giữ nước, chất ổn định, chất phân tán và chất tạo màng.

Giữ nước của ete xenlulo: Trong sản xuất vật liệu xây dựng, đặc biệt là vữa bột khô, ete xenlulo đóng vai trò không thể thay thế, đặc biệt trong sản xuất vữa đặc biệt (vữa biến tính) là một phần không thể thiếu và quan trọng. 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, hai là ảnh hưởng đến độ đặc và tính thixotropy của vữa, và thứ ba là tương tác với xi măng. Hiệu quả giữ nước của ete xenlulo phụ thuộc vào khả năng hấp thụ nước của lớp nền, thành phần của vữa, độ dày của lớp vữa, nhu cầu nước của vữa và thời gian đông kết của vật liệu đông kết. Bản thân khả năng giữ nước của ete cellulose xuất phát từ khả năng hòa tan và khử nước của ete cellulose. Như chúng ta đã biết, mặc dù chuỗi phân tử cellulose chứa một số lượng lớn các nhóm OH có khả năng ngậm nước cao nhưng lại không tan trong nước vì cấu trúc cellulose có độ kết tinh cao. Chỉ riêng khả năng hydrat hóa của các nhóm hydroxyl là không đủ để tạo ra các liên kết hydro mạnh và lực van der Waals giữa các phân tử. Vì vậy, nó chỉ trương nở chứ không tan trong nước. Khi một nhóm thế được đưa vào chuỗi phân tử, không chỉ nhóm thế đó sẽ phá hủy chuỗi hydro mà liên kết hydro giữa các chuỗi cũng bị phá hủy do sự kết dính của nhóm thế giữa các chuỗi liền kề. Nhóm thế càng lớn thì khoảng cách giữa các phân tử càng lớn. Khoảng cách càng lớn. Hiệu quả phá hủy liên kết hydro càng lớn thì ete xenlulo sẽ hòa tan trong nước sau khi mạng xenlulo nở ra và dung dịch đi vào, tạo thành dung dịch có độ nhớt cao. Khi nhiệt độ tăng lên, quá trình hydrat hóa của polyme yếu đi và nước giữa các chuỗi bị đẩy ra ngoài. Khi hiệu ứng khử nước đủ, các phân tử bắt đầu tập hợp lại, tạo thành cấu trúc mạng lưới ba chiều và gấp lại.

Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng giữ nước của vữa bao gồm độ nhớt của ete xenlulo, lượng bổ sung, 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 là Haake Rotovisko, Hoppler, Ubbelohde và Brookfield. Đối với cùng một sản phẩm, kết quả độ nhớt được đo bằng các phương pháp khác nhau rất khác nhau, thậm chí một số sản phẩm còn chênh lệch gấp đôi. Vì vậy, khi so sánh độ nhớt phải thực hiện giữa các phương pháp thử giống nhau, bao gồm nhiệt độ, rôto, v.v.

Nói chung, độ nhớt càng cao thì hiệu quả giữ nước càng tốt. Tuy nhiên, độ nhớt và trọng lượng phân tử của MC càng cao thì khả năng hòa tan của nó càng giảm sẽ có tác động tiêu cực đến cường độ và hiệu suất thi công của vữa. Độ nhớt càng cao thì tác dụng làm dày vữa càng rõ ràng, nhưng nó không tỷ lệ thuận. Độ nhớt càng cao thì vữa ướt sẽ càng nhớt, tức là trong quá trình thi công biểu hiện là dính vào lưỡi cạp và có độ bám dính cao với 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 trung bình và thấp có hiệu quả tuyệt vời trong việc cải thiện độ bền kết cấu của vữa ướt.

Lượng ete xenlulo được thêm vào vữa càng lớn thì hiệu quả giữ nước càng tốt và 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. Sau khi các hạt lớn cellulose ether tiếp xúc với nước, bề mặt lập tức hòa tan và tạo thành lớp gel bao bọc vật liệu nhằm ngăn chặn các phân tử nước tiếp tục xâm nhập. Đôi khi nó không thể được phân tán và hòa tan đồng đều ngay cả sau khi khuấy trong thời gian dài, tạo thành dung dịch keo tụ hoặc kết tụ đục. Nó ảnh hưởng lớn đến khả năng giữ nước của ete xenlulo và độ hòa tan 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 dùng cho vữa bột khô yêu cầu phải là loại bột, có hàm lượng nước thấp, độ mịn cũng yêu cầu 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 bột khô. Trong vữa bột khô, MC được phân tán giữa các vật liệu kết dính như cốt liệu, chất độn mịn và xi măng, và chỉ có loại bột đủ mịn mới có thể tránh được sự kết tụ methyl cellulose ether khi trộn với nước. Khi MC được thêm nước để hòa tan các chất kết tụ thì rất khó phân tán và hòa tan. Độ mịn thô của MC không những gây lãng phí mà còn làm giảm cường độ cục bộ của vữa. Khi thi công vữa bột khô như vậy trên diện rộng, tốc độ đóng rắn của vữa bột khô cục bộ sẽ giảm đi đáng kể và xuất hiện các vết nứt do thời gian đóng rắn khác nhau. Đối với vữa phun có kết cấu cơ học thì yêu cầu về độ mịn cao hơn do thời gian trộn ngắn hơn.

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

Khả năng giữ nước của MC còn liên quan đến nhiệt độ sử dụng. Khả năng giữ nước của methyl cellulose ether giảm khi nhiệt độ tăng. Tuy nhiên, trong các ứng dụng vật liệu thực tế, vữa bột khô thường được thi công cho các bề mặt nóng ở nhiệt độ cao (trên 40 độ) trong nhiều môi trường, chẳng hạn như trát bột trét tường ngoài dưới ánh nắng vào mùa hè, thường làm tăng tốc độ ninh kết xi măng và làm cứng xi măng. vữa bột khô. Tỷ lệ giữ nước giảm dẫn đến cảm giác rõ ràng rằng cả khả năng thi công và khả năng chống nứt đều bị ảnh hưởng và điều đặc biệt quan trọng là phải giảm ảnh hưởng của các yếu tố nhiệt độ trong điều kiện này. Mặc dù các chất phụ gia methyl hydroxyethyl cellulose ether hiện được coi là đi đầu trong phát triển công nghệ, nhưng sự phụ thuộc của chúng vào nhiệt độ vẫn sẽ dẫn đến làm suy yếu hiệu suất của vữa bột khô. Mặc dù lượng methyl hydroxyethyl cellulose tăng lên (công thức mùa hè) nhưng khả năng thi công và chống nứt vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu sử dụng. Thông qua một số xử lý đặc biệt trên MC, chẳng hạn như tăng mức độ ete hóa, v.v., hiệu ứng giữ nước có thể được duy trì ở nhiệt độ cao hơn để có thể mang lại hiệu suất tốt hơn trong điều kiện khắc nghiệt.

Ngoài ra, độ dày và thixotropy của ete xenlulo: chức năng thứ hai của ête xenlulo—tác dụng làm đặc phụ thuộc vào: mức độ trùng hợp của ete xenlulo, 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. Các 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 đổi hydroxyalkyl, tính chất gel cũng liên quan đến mức độ biến đổi của hydroxyalkyl. Đối với MC và HPMC có độ nhớt thấp, có thể chuẩn bị dung dịch 10% -15%, MC và HPMC có độ nhớt trung bình có thể chuẩn bị dung dịch 5% -10%, trong khi MC và HPMC có độ nhớt cao chỉ có thể chuẩn bị dung dịch 2% -3% và Thông thường việc phân loại độ nhớt của ete cellulose cũng được phân loại theo dung dịch 1% -2%. Ether cellulose trọng lượng phân tử cao có hiệu quả làm đặc cao. Trong cùng một dung dịch nồng độ, các polyme có khối lượng phân tử khác nhau sẽ có độ nhớt khác nhau. Bằng cấp cao. Độ nhớt mục tiêu chỉ có thể đạt được bằng cách thêm một lượng lớn ete cellulose trọng lượng phân tử thấp. Độ nhớt của nó ít phụ thuộc vào tốc độ cắt và độ nhớt cao đạt đến độ nhớt mục tiêu, lượng bổ sung cần thiết là nhỏ và 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 của dung dịch) nhất định và độ nhớt của dung dịch. Nhiệt độ gel của dung dịch cũng giảm tuyến tính khi tăng nồng độ dung dịch và gel ở nhiệt độ phòng sau khi đạt nồng độ nhất định. Nồng độ tạo gel của HPMC tương đối cao ở nhiệt độ phòng.

Tính nhất quán cũng có thể được điều chỉnh bằng cách chọn kích thước hạt và chọn ete xenlulo với mức độ biến đổi khác nhau. Cái gọi là sửa đổi là đưa một mức độ thay thế nhất định của các nhóm hydroxyalkyl vào cấu trúc bộ xương của MC. Bằng cách thay đổi giá trị thay thế tương đối của hai nhóm thế, tức là giá trị thay thế tương đối DS và ms của nhóm methoxy và hydroxyalkyl mà chúng ta thường nói. Các yêu cầu về hiệu suất khác nhau của ete xenlulo có thể đạt được bằng cách thay đổi giá trị thay thế tương đối của hai nhóm thế.

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

Cellulose ether được sử dụng trong vật liệu xây dựng dạng bột phải hòa tan nhanh trong nước lạnh và mang lại độ đặc phù hợp cho hệ thống. Nếu đưa ra một tốc độ cắt nhất định, nó vẫn trở thành khối keo tụ và keo, 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 hồ xi măng và liều lượng ete xenlulo. Cellulose ether có thể làm tăng đáng kể độ nhớt của vữa. Liều lượng càng lớn thì hiệu quả càng rõ ràng. Dung dịch nước ete cellulose có độ nhớt cao có tính thixotropy cao, đây cũng là đặc tính chính của ete cellulose. Dung dịch nước của polyme MC thường có tính lưu động giả dẻo và không thixotropic dưới nhiệt độ gel của chúng, nhưng đặc tính dòng chảy Newton ở tốc độ cắt thấp. Độ dẻo giả tăng theo trọng lượng phân tử hoặc nồng độ của ete xenlulo, bất kể loại nhóm thế và mức độ thay thế. Do đó, ete xenlulo có cùng độ nhớt, bất kể MC, HPMC, HEMC, sẽ luôn thể hiện các đặc tính lưu biến giống nhau miễn là nồng độ và nhiệt độ được giữ không đổi. Gel cấu trúc được hình thành khi nhiệt độ tăng lên và xảy ra dòng chảy thixotropic cao. Nồng độ cao và ete cellulose có độ nhớt thấp cho thấy khả năng thixotropy ngay cả khi ở dưới nhiệt độ gel. Đặc tính này mang lại lợi ích lớn cho việc điều chỉnh độ san lấp và độ võng trong thi công vữa xây dựng. 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 và độ hòa tan của nó giảm tương ứng, điều này có tác động tiêu cực về nồng độ vữa và hiệu quả thi công. Độ nhớt càng cao thì tác dụng làm dày vữa càng rõ ràng, nhưng nó không hoàn toàn tỷ lệ thuận. Một số độ nhớt trung bình và thấp, nhưng ete cellulose biến tính có hiệu suất tốt hơn trong việc cải thiện độ bền kết cấu của vữa ướt. Với sự gia tăng độ nhớt, khả năng giữ nước của ete xenlulo được cải thiện.

Làm chậm quá trình ete xenlulo: Chức năng thứ ba của ete xenlulo là làm chậm quá trình hydrat hóa của xi măng. Cellulose ether mang lại cho vữa những đặc tính có lợi khác nhau, đồng thời làm giảm nhiệt thủy hóa sớm của xi măng và làm chậm quá trình động thủy hóa của xi măng. Điều này không thuận lợi cho việc sử dụng vữa ở vùng lạnh. Hiệu ứng làm chậm này là do sự hấp phụ của các phân tử ete cellulose lên các sản phẩm hydrat hóa như CSH và ca(OH)2. Do độ nhớt của dung dịch lỗ rỗng tăng lên, ete xenlulo làm giảm độ linh động của các ion trong dung dịch, do đó làm chậm quá trình hydrat hóa. Nồng độ ether cellulose trong vật liệu gel khoáng càng cao thì tác dụng trì hoãn hydrat hóa càng rõ rệt. Cellulose ether không chỉ làm chậm quá trình ninh kết mà còn làm chậm quá trình đông cứng của hệ 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 hiệu quả làm chậm của ete cellulose càng tốt. Tỷ lệ thay thế ưa nước so với thay thế tăng nước Hiệu quả làm chậm mạnh hơn. Tuy nhiên, độ nhớt của ete xenlulo ít ảnh hưởng đến động học thủy hóa xi măng.

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

Tóm lại, trong vữa trộn sẵn, ete xenlulo đóng vai trò giữ nước, làm đặc, làm chậm quá trình thủy hóa xi măng và cải thiện hiệu suất 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, tăng cường độ liên kết của vữa và 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.