أداء إيثر السليلوز وتطبيقاته في الملاط.

في الملاط الجاهز، تكون كمية إضافة إيثر السليلوز منخفضة جدًا، لكنها تُحسّن أداء الملاط الرطب بشكل ملحوظ، وهي مادة مضافة رئيسية تؤثر على أداء الملاط الإنشائي. يُحسّن الاختيار المُناسب لإيثرات السليلوز بأنواعها المختلفة، ولزوجتها، وأحجام جسيماتها، ودرجات اللزوجة، وكمياتها المُضافة، أداء ملاط ​​المسحوق الجاف. في الوقت الحالي، تُعاني العديد من ملاطات البناء والتجصيص من ضعف في احتباس الماء، حيث ينفصل ملاط ​​الماء بعد بضع دقائق من تركه. يُعدّ احتباس الماء من أهم خصائص إيثر السليلوز الميثيل، وهو أيضًا من الخصائص التي يُوليها العديد من مُصنّعي ملاط ​​الخلط الجاف المحليين، وخاصةً في المناطق الجنوبية ذات درجات الحرارة المرتفعة، اهتمامًا كبيرًا. تشمل العوامل التي تؤثر على احتباس الماء في ملاط ​​الخلط الجاف كمية MC المُضافة، ولزوجة MC، ونعومة الجسيمات، ودرجة حرارة بيئة الاستخدام.

1. المفهوم
إيثر السليلوز هو بوليمر صناعي يُصنع من السليلوز الطبيعي عن طريق التعديل الكيميائي. إيثر السليلوز مشتق من السليلوز الطبيعي. يختلف إنتاج إيثر السليلوز عن البوليمرات الصناعية. مادته الأساسية هي السليلوز، وهو مركب بوليمري طبيعي. نظرًا لخصوصية بنية السليلوز الطبيعي، لا يتفاعل السليلوز نفسه مع عوامل الأثيرة. ومع ذلك، بعد معالجة عامل التورم، تتدمر الروابط الهيدروجينية القوية بين السلاسل الجزيئية والسلاسل، ويتحول الإطلاق النشط لمجموعة الهيدروكسيل إلى سليلوز قلوي تفاعلي. احصل على إيثر السليلوز.

تعتمد خصائص إيثرات السليلوز على نوع وعدد وتوزيع البدائل. ويعتمد تصنيف إيثرات السليلوز أيضًا على نوع البدائل ودرجة الأثر والذوبان وخصائص التطبيق ذات الصلة. ووفقًا لنوع البدائل على السلسلة الجزيئية، يمكن تقسيمها إلى أحادي الإيثر وإيثر مختلط. إن MC الذي نستخدمه عادةً هو أحادي الإيثر، وHPMC هو إيثر مختلط. إيثر ميثيل السليلوز MC هو المنتج بعد استبدال مجموعة الهيدروكسيل على وحدة الجلوكوز في السليلوز الطبيعي بالميثوكسي. وهو منتج يتم الحصول عليه عن طريق استبدال جزء من مجموعة الهيدروكسيل على الوحدة بمجموعة ميثوكسي وجزء آخر بمجموعة هيدروكسي بروبيل. الصيغة الهيكلية هي [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x إيثر هيدروكسي إيثيل ميثيل السليلوز HEMC، وهذه هي الأنواع الرئيسية المستخدمة على نطاق واسع والمباعة في السوق.

من حيث الذوبانية، يمكن تقسيمها إلى أيونية وغير أيونية. تتكون إيثرات السليلوز غير الأيونية القابلة للذوبان في الماء بشكل رئيسي من سلسلتين من إيثرات الألكيل وإيثرات الهيدروكسي ألكيل. يُستخدم CMC الأيوني بشكل رئيسي في المنظفات الصناعية، وطباعة وصباغة المنسوجات، واستكشاف الأغذية والنفط. أما MC وHPMC وHEMC غير الأيونية، فتُستخدم بشكل رئيسي في مواد البناء، وطلاءات اللاتكس، والأدوية، والمواد الكيميائية اليومية، وغيرها. تُستخدم كمكثف، وعامل احتباس للماء، ومثبت، ومشتت، وعامل تشكيل أغشية.

ثانياً، احتباس الماء في إيثر السليلوز
احتباس الماء في إيثر السليلوز: في إنتاج مواد البناء، وخاصة ملاط ​​المسحوق الجاف، يلعب إيثر السليلوز دورًا لا غنى عنه، وخاصة في إنتاج الملاط الخاص (الملاط المعدل)، فهو مكون لا غنى عنه ومهم.

يلعب إيثر السليلوز القابل للذوبان في الماء دورًا هامًا في الملاط، ويتمثل دوره في ثلاثة جوانب رئيسية: قدرته الممتازة على الاحتفاظ بالماء، وتأثيره على قوام الملاط وكثافته، وتفاعله مع الأسمنت. يعتمد تأثير إيثر السليلوز على الاحتفاظ بالماء على امتصاص الطبقة الأساسية للماء، وتركيب الملاط، وسمك طبقة الملاط، وحاجتها للماء، وزمن تصلب مادة التصلب. وينشأ احتفاظ إيثر السليلوز بالماء من ذوبانه وجفافه. وكما نعلم جميعًا، على الرغم من احتواء السلسلة الجزيئية للسليلوز على عدد كبير من مجموعات الهيدروكسيل عالية الترطيب، إلا أنها غير قابلة للذوبان في الماء، نظرًا لارتفاع درجة تبلور بنية السليلوز.

إن قدرة مجموعات الهيدروكسيل على الترطيب وحدها لا تكفي لتغطية الروابط الهيدروجينية القوية وقوى فان دير فالس بين الجزيئات. لذلك، فإنها تنتفخ فقط ولكنها لا تذوب في الماء. عندما يتم إدخال بديل في السلسلة الجزيئية، لا يدمر البديل سلسلة الهيدروجين فحسب، بل يتم أيضًا تدمير الرابطة الهيدروجينية بين السلاسل بسبب انحشار البديل بين السلاسل المتجاورة. كلما كان البديل أكبر، زادت المسافة بين الجزيئات. كلما زادت المسافة. كلما زاد تأثير تدمير الروابط الهيدروجينية، يصبح إيثر السليلوز قابلاً للذوبان في الماء بعد تمدد شبكة السليلوز ودخول المحلول، مما يشكل محلولًا عالي اللزوجة. عندما ترتفع درجة الحرارة، يضعف ترطيب البوليمر، ويتم طرد الماء بين السلاسل. عندما يكون تأثير الجفاف كافيًا، تبدأ الجزيئات في التجمع، وتشكل هيكلًا شبكيًا ثلاثي الأبعاد هلاميًا ومطويًا.

تشمل العوامل التي تؤثر على احتباس الماء في الملاط لزوجة إيثر السليلوز، وكمية الإضافة، ودقة الجسيمات، ودرجة حرارة الاستخدام:

كلما زادت لزوجة إيثر السليلوز، كان أداء احتباس الماء أفضل. تُعدّ اللزوجة معيارًا مهمًا لأداء MC. حاليًا، يستخدم مُصنّعو MC طرقًا وأجهزة مختلفة لقياس لزوجة MC. الطرق الرئيسية هي Haake Rotovisko وHoppler وUbbelohde وBrookfield. بالنسبة للمنتج نفسه، تختلف نتائج اللزوجة اختلافًا كبيرًا، بل إن بعضها يتضاعف. لذلك، عند مقارنة اللزوجة، يجب إجراء المقارنة باستخدام نفس طرق الاختبار، بما في ذلك درجة الحرارة والدوار، وما إلى ذلك.

بشكل عام، كلما زادت اللزوجة، كان تأثير الاحتفاظ بالماء أفضل. ومع ذلك، كلما زادت اللزوجة وزاد الوزن الجزيئي لـ MC، فإن الانخفاض المقابل في قابليته للذوبان سيكون له تأثير سلبي على قوة وأداء بناء الملاط. كلما زادت اللزوجة، كان تأثير التكثيف على الملاط أكثر وضوحًا، ولكنه ليس متناسبًا بشكل مباشر. كلما زادت اللزوجة، زادت لزوجة الملاط الرطب، أي أنه أثناء البناء، يتجلى ذلك في الالتصاق بالكاشطة والالتصاق العالي بالركيزة. لكنه لا يساعد في زيادة القوة الهيكلية للملاط الرطب نفسه. أثناء البناء، لا يكون الأداء المضاد للترهل واضحًا. على العكس من ذلك، تتمتع بعض إيثرات ميثيل السليلوز المعدلة ذات اللزوجة المتوسطة والمنخفضة بأداء ممتاز في تحسين القوة الهيكلية للملاط الرطب.

كلما زادت كمية إيثر السليلوز المضافة إلى الملاط، كان أداء الاحتفاظ بالماء أفضل، وكلما زادت اللزوجة، كان أداء الاحتفاظ بالماء أفضل.

فيما يتعلق بحجم الجسيمات، كلما كان الجسيم أدق، كان احتباس الماء أفضل. بعد ملامسة جزيئات إيثر السليلوز الكبيرة للماء، يذوب السطح فورًا ويشكل هلامًا يغلف المادة ويمنع جزيئات الماء من الاستمرار في التسرب. في بعض الأحيان، لا يمكن تشتيت المادة وإذابتها بالتساوي حتى بعد التحريك لفترة طويلة، مما يُشكل محلولًا غائمًا أو تكتلًا. يؤثر هذا بشكل كبير على احتباس إيثر السليلوز للماء، وتُعد قابلية الذوبان أحد عوامل اختيار إيثر السليلوز.

النعومة هي أيضًا مؤشر أداء مهم لإيثر ميثيل السليلوز. يجب أن يكون MC المستخدم في ملاط ​​المسحوق الجاف مسحوقًا، مع محتوى منخفض من الماء، كما تتطلب النعومة أيضًا أن يكون 20٪ ~ 60٪ من حجم الجسيمات أقل من 63 ميكرومتر. تؤثر النعومة على قابلية ذوبان إيثر ميثيل السليلوز. عادةً ما يكون MC الخشن حبيبيًا، ويسهل إذابته في الماء دون تكتل، ولكن معدل الذوبان بطيء جدًا، لذلك فهو غير مناسب للاستخدام في ملاط ​​المسحوق الجاف. في ملاط ​​المسحوق الجاف، يتم تشتيت MC بين مواد الأسمنت مثل الركام والحشو الناعم والأسمنت، ويمكن فقط للمسحوق الناعم بدرجة كافية تجنب تكتل إيثر ميثيل السليلوز عند الخلط بالماء. عند إضافة MC مع الماء لإذابة التكتلات، يكون من الصعب جدًا تشتيت وإذابة.

إن خشونةً MC لا تُهدر فحسب، بل تُقلل أيضًا من قوة الملاط الموضعية. عند استخدام ملاط ​​مسحوق جاف كهذا على مساحة كبيرة، تقل سرعة تصلب ملاط ​​مسحوق جاف الموضعي بشكل ملحوظ، وتظهر الشقوق بسبب اختلاف أوقات التصلب. أما بالنسبة للملاط المرشوشة ذات التركيب الميكانيكي، فإن متطلبات النعومة أعلى نظرًا لقصر وقت الخلط.

يؤثر نعومة MC أيضًا على احتباس الماء. بشكل عام، بالنسبة لإيثرات ميثيل السليلوز ذات اللزوجة المتساوية ولكن بنعومة مختلفة، وبنفس كمية الإضافة، كلما كانت النعومة أكبر، كان تأثير احتباس الماء أفضل.

يرتبط احتباس الماء في MC أيضًا بدرجة الحرارة المستخدمة، ويتناقص احتباس الماء في إيثر ميثيل السليلوز مع ارتفاع درجة الحرارة. ومع ذلك، في تطبيقات المواد الفعلية، غالبًا ما يُستخدم ملاط ​​المسحوق الجاف على الأسطح الساخنة عند درجات حرارة عالية (أعلى من 40 درجة) في بيئات متعددة، مثل تجصيص الجدران الخارجية تحت أشعة الشمس في الصيف، مما يُسرّع غالبًا من عملية تصلب الأسمنت وتصلب ملاط ​​المسحوق الجاف. يؤدي انخفاض معدل احتباس الماء إلى الشعور الواضح بتأثر قابلية التشغيل ومقاومة التشقق، ومن الضروري بشكل خاص الحد من تأثير عوامل درجة الحرارة في هذه الظروف.

على الرغم من أن إضافات ميثيل هيدروكسي إيثيل السليلوز الإيثرية تُعتبر حاليًا في طليعة التطورات التكنولوجية، إلا أن اعتمادها على درجة الحرارة سيُضعف أداء ملاط ​​المسحوق الجاف. ورغم زيادة كمية ميثيل هيدروكسي إيثيل السليلوز (التركيبة الصيفية)، إلا أن قابلية التشغيل ومقاومة التشقق لا تزالان غير كافيتين لتلبية احتياجات الاستخدام. ومن خلال بعض المعالجات الخاصة لميثيل هيدروكسي إيثيل السليلوز، مثل زيادة درجة الأثير، يمكن الحفاظ على تأثير احتباس الماء عند درجة حرارة أعلى، مما يُحسّن الأداء في الظروف القاسية.

3. تكثيف وخصائص سيولة إيثر السليلوز
تكثيف وتثيكسوتروبية إيثر السليلوز: الوظيفة الثانية لإيثر السليلوز - يعتمد تأثير التكثيف على: درجة بلمرة إيثر السليلوز، وتركيز المحلول، ومعدل القص، ودرجة الحرارة، وظروف أخرى. خاصية التجلط للمحلول فريدة من نوعها للسليلوز الألكي ومشتقاته المعدلة. ترتبط خصائص التجلط بدرجة الاستبدال وتركيز المحلول والمواد المضافة. بالنسبة للمشتقات المعدلة بالهيدروكسي ألكيل، ترتبط خصائص التجلط أيضًا بدرجة تعديل هيدروكسي ألكيل. بالنسبة لـ MC و HPMC منخفض اللزوجة، يمكن تحضير محلول 10٪ -15٪، ويمكن تحضير MC و HPMC متوسط ​​اللزوجة محلول 5٪ -10٪، بينما يمكن لـ MC و HPMC عالي اللزوجة تحضير محلول 2٪ -3٪ فقط، وعادةً ما يتم تصنيف اللزوجة لإيثر السليلوز أيضًا حسب محلول 1٪ -2٪.

يتمتع إيثر السليلوز عالي الوزن الجزيئي بكفاءة تكثيف عالية. في نفس محلول التركيز، يكون للبوليمرات ذات الأوزان الجزيئية المختلفة لزوجة مختلفة. درجة عالية. لا يمكن تحقيق اللزوجة المستهدفة إلا بإضافة كمية كبيرة من إيثر السليلوز منخفض الوزن الجزيئي. تعتمد لزوجته قليلاً على معدل القص، وتصل اللزوجة العالية إلى اللزوجة المستهدفة، وكمية الإضافة المطلوبة صغيرة، وتعتمد اللزوجة على كفاءة التكثيف. لذلك، لتحقيق قوام معين، يجب ضمان كمية معينة من إيثر السليلوز (تركيز المحلول) ولزوجة المحلول. تنخفض درجة حرارة هلام المحلول أيضًا خطيًا مع زيادة تركيز المحلول، ويتحول إلى هلام في درجة حرارة الغرفة بعد الوصول إلى تركيز معين. يكون تركيز التبلور لـ HPMC مرتفعًا نسبيًا في درجة حرارة الغرفة.

يمكن أيضًا تعديل الاتساق باختيار حجم الجسيمات واختيار إيثرات السليلوز بدرجات تعديل مختلفة. يُسمى هذا التعديل بإدخال درجة معينة من استبدال مجموعات الهيدروكسي ألكيل على البنية الهيكلية لـ MC. وذلك بتغيير قيم الاستبدال النسبية للمستبدلين، أي قيم الاستبدال النسبية DS وms لمجموعتي الميثوكسي والهيدروكسي ألكيل التي نسميها عادةً. يمكن الحصول على متطلبات أداء مختلفة لإيثر السليلوز بتغيير قيم الاستبدال النسبية للمستبدلين.

العلاقة بين القوام والتعديل: إضافة إيثر السليلوز يؤثر على استهلاك الماء للملاط، تغيير نسبة الماء إلى المادة الرابطة للماء والأسمنت هو تأثير التكثيف، كلما زادت الجرعة زاد استهلاك الماء.

يجب أن تذوب إيثرات السليلوز المستخدمة في مواد البناء المسحوقة بسرعة في الماء البارد، وأن تُوفر قوامًا مناسبًا للنظام. إذا ما تم تطبيق معدل قص معين، فإنها تظل كتلة متكتلة وغروانية، وهو منتج رديء الجودة أو دون المستوى المطلوب.
هناك أيضًا علاقة خطية جيدة بين قوام عجينة الأسمنت وجرعة إيثر السليلوز. يمكن لإيثر السليلوز أن يزيد بشكل كبير من لزوجة الملاط. كلما زادت الجرعة، كان التأثير أكثر وضوحًا. يتميز محلول إيثر السليلوز عالي اللزوجة المائي بخاصية ثيكسوتروبية عالية، وهي أيضًا سمة رئيسية لإيثر السليلوز. عادةً ما يكون للمحاليل المائية لبوليمرات MC سيولة شبه بلاستيكية وغير ثيكسوتروبية أقل من درجة حرارة الهلام، ولكن لها خصائص تدفق نيوتنية عند معدلات قص منخفضة. تزداد اللدونة الزائفة مع الوزن الجزيئي أو تركيز إيثر السليلوز، بغض النظر عن نوع المستبدل ودرجة الاستبدال. لذلك، فإن إيثرات السليلوز من نفس درجة اللزوجة، بغض النظر عن MC أو HPMC أو HEMC، ستظهر دائمًا نفس الخصائص الريولوجية طالما ظل التركيز ودرجة الحرارة ثابتين.

تتشكل الهلاميات الهيكلية عند ارتفاع درجة الحرارة، وتحدث تدفقات عالية اللزوجة. تُظهر إيثرات السليلوز عالية التركيز ومنخفضة اللزوجة خاصية اللزوجة حتى في درجات حرارة أقل من درجة حرارة الهلام. تُعد هذه الخاصية مفيدة جدًا في ضبط الاستواء والترهل في ملاط ​​البناء. تجدر الإشارة هنا إلى أنه كلما زادت لزوجة إيثر السليلوز، زادت قدرته على الاحتفاظ بالماء، ولكن كلما زادت اللزوجة، زاد الوزن الجزيئي النسبي لإيثر السليلوز، وانخفضت قابليته للذوبان، مما يؤثر سلبًا على تركيز الملاط وأداء البناء. كلما زادت اللزوجة، كان تأثير التكثيف على الملاط أكثر وضوحًا، ولكنه ليس متناسبًا تمامًا. يتمتع إيثر السليلوز المعدل ببعض اللزوجة المتوسطة والمنخفضة، ولكنه يتميز بأداء أفضل في تحسين المتانة الهيكلية للملاط الرطب. مع زيادة اللزوجة، يتحسن احتباس إيثر السليلوز للماء. 4. إبطاء تأثير إيثر السليلوز

إبطاء إيثر السليلوز: الوظيفة الثالثة لإيثر السليلوز هي تأخير عملية ترطيب الأسمنت. يمنح إيثر السليلوز الملاط خصائص مفيدة متعددة، كما يُقلل من حرارة الترطيب المبكرة للأسمنت، ويُؤخر عملية ترطيبه الديناميكية. هذا غير مُناسب لاستخدام الملاط في المناطق الباردة. يحدث هذا الإبطاء نتيجة امتزاز جزيئات إيثر السليلوز على نواتج الترطيب مثل CSH وca(OH)2. بسبب زيادة لزوجة محلول المسام، يُقلل إيثر السليلوز من حركة الأيونات في المحلول، مما يُؤخر عملية الترطيب.