Celluloseether (Celluloseether) wird aus Cellulose durch Veretherung eines oder mehrerer Veretherungsmittel und anschließendes Trockenmahlen hergestellt. Entsprechend der chemischen Struktur der Ethersubstituenten werden Celluloseether in anionische, kationische und nichtionische Ether unterteilt. Zu den ionischen Celluloseethern zählen vor allem Carboxymethylcelluloseether (CMC); zu den nichtionischen Celluloseethern zählen vor allem Methylcelluloseether (MC), Hydroxypropylmethylcelluloseether (HPMC), Hydroxyethylcelluloseether, Chlorether (HC) und weitere. Nichtionische Ether werden in wasserlösliche und öllösliche Ether unterteilt. Nichtionische wasserlösliche Ether werden vor allem in Mörtelprodukten verwendet. Ionische Celluloseether sind in Gegenwart von Calciumionen instabil und werden daher selten in Trockenmörtelprodukten mit Zement, gelöschtem Kalk usw. verwendet. Nichtionische wasserlösliche Celluloseether werden aufgrund ihrer Suspensionsstabilität und Wasserrückhaltefähigkeit häufig in der Baustoffindustrie eingesetzt.
1. Chemische Eigenschaften von Celluloseether
Jeder Celluloseether weist die Grundstruktur einer Cellulose-Anhydroglucose-Struktur auf. Bei der Herstellung von Celluloseether wird die Cellulosefaser zunächst in einer alkalischen Lösung erhitzt und anschließend mit einem Veretherungsmittel behandelt. Das faserige Reaktionsprodukt wird gereinigt und zu einem gleichmäßigen Pulver mit einer bestimmten Feinheit pulverisiert.
Im Herstellungsprozess von MC wird ausschließlich Methylchlorid als Veretherungsmittel verwendet; neben Methylchlorid wird bei der Herstellung von HPMC auch Propylenoxid zur Herstellung von Hydroxypropylgruppen eingesetzt. Verschiedene Celluloseether weisen unterschiedliche Methyl- und Hydroxypropyl-Substitutionsverhältnisse auf, die die organische Verträglichkeit und die thermische Gelierungstemperatur von Celluloseetherlösungen beeinflussen.
2. Anwendungsszenarien von Celluloseether
Celluloseether ist ein nichtionisches halbsynthetisches Polymer, das wasserlöslich und lösungsmittellöslich ist. Es hat in verschiedenen Branchen unterschiedliche Wirkungen. Beispielsweise hat es in chemischen Baustoffen folgende kombinierte Wirkungen:
①Wasserrückhaltemittel ②Verdickungsmittel ③Nivellierungseigenschaft ④Filmbildende Eigenschaft ⑤Bindemittel
In der Polyvinylchlorid-Industrie dient es als Emulgator und Dispergiermittel; in der Pharmaindustrie dient es als Bindemittel und Gerüstmaterial mit langsamer und kontrollierter Freisetzung usw. Da Cellulose vielfältige Verbundwirkungen besitzt, ist ihr Anwendungsgebiet auch am umfangreichsten. Im Folgenden werden die Verwendung und Funktion von Celluloseether in verschiedenen Baustoffen erläutert.
(1) In Latexfarbe:
In der Latexfarbenindustrie wird Hydroxyethylcellulose im Allgemeinen mit einer Viskosität von RT30.000–50.000 cps gewählt, was der Spezifikation von HBR250 entspricht. Die Referenzdosierung beträgt im Allgemeinen etwa 1,5–2 ‰. Die Hauptfunktionen von Hydroxyethylcellulose in Latexfarben bestehen darin, die Farbe zu verdicken, ihre Gelierung zu verhindern, ihre Dispersion und die Stabilität des Latex zu unterstützen und die Viskosität der Komponenten zu erhöhen, was zur Verlaufsleistung der Konstruktion beiträgt: Hydroxyethylcellulose ist bequemer in der Anwendung. Sie lässt sich in kaltem und heißem Wasser auflösen und wird vom pH-Wert nicht beeinflusst. Sie kann bedenkenlos verwendet werden, wenn der PI-Wert zwischen 2 und 12 liegt. Die Anwendungsmethoden sind wie folgt: I. Direkte Zugabe bei der Produktion: Bei dieser Methode sollte Hydroxyethylcellulose vom verzögerten Typ ausgewählt und Hydroxyethylcellulose mit einer Auflösungszeit von mehr als 30 Minuten verwendet werden. Die Schritte sind wie folgt: 1. Geben Sie es in einen Behälter mit einem Hochscherrührer. Geben Sie ausreichend reines Wasser hinzu. 2. Beginnen Sie kontinuierlich bei niedriger Geschwindigkeit zu rühren und geben Sie gleichzeitig langsam und gleichmäßig Hydroxyethyl in die Lösung. 3. Rühren Sie weiter, bis alle körnigen Materialien aufgeweicht sind. 4. Geben Sie andere Additive und alkalische Additive usw. hinzu. 5. Rühren Sie, bis die gesamte Hydroxyethylbase vollständig aufgelöst ist, geben Sie dann andere Komponenten in die Formel und mahlen Sie, bis das fertige Produkt erhalten ist. 2. Mit Mutterlauge für die spätere Verwendung ausgerüstet: Bei dieser Methode kann Instantcellulose ausgewählt werden, die eine Anti-Schimmel-Wirkung hat. Der Vorteil dieser Methode besteht in der größeren Flexibilität und der Möglichkeit, sie direkt zu Latexfarbe zu geben. Die Zubereitungsmethode ist die gleiche wie in den Schritten 2-4. 3. Bereiten Sie den Brei für die spätere Verwendung vor: Da organische Lösungsmittel schlechte Lösungsmittel (unlöslich) für Hydroxyethyl sind, können diese Lösungsmittel zur Herstellung des Breis verwendet werden Die am häufigsten verwendeten organischen Lösungsmittel sind organische Flüssigkeiten in Latexfarbenformulierungen wie Ethylenglykol, Propylenglykol und Filmbildner (wie Diethylenglykolbutylacetat). Die Hydroxyethylcellulose kann direkt der Farbe zugesetzt werden. Rühren Sie weiter, bis sich die Lösung vollständig aufgelöst hat.
(2) Im Wandspachtel:
In den meisten Städten Chinas wird wasser- und abriebfester, umweltfreundlicher Kitt grundsätzlich geschätzt. Er wird durch die Acetalreaktion von Vinylalkohol und Formaldehyd hergestellt. Daher wird dieser Werkstoff nach und nach durch Produkte der Celluloseether-Reihe ersetzt. Cellulose ist somit das einzige Material, das bei der Entwicklung umweltfreundlicher Baustoffe verwendet wird. Wasserfester Kitt wird in zwei Arten unterteilt: Trockenpulverkitt und Kittpaste. Unter diesen beiden Kittarten sollten modifizierte Methylcellulose und Hydroxypropylmethylcellulose ausgewählt werden. Die Viskosität liegt üblicherweise zwischen 30.000 und 60.000 cps. Die Hauptfunktionen von Cellulose in Kitt sind Wasserrückhaltung, Haftung und Schmierung. Da die Kittrezepturen verschiedener Hersteller unterschiedlich sind (z. B. grauer Kalk, heller Kalk, Weißzement usw.), unterscheiden sich auch die Spezifikationen, die Viskosität und die Penetration der Cellulose in den beiden Rezepturen. Die Zugabemenge beträgt ca. 2–3 ‰. Beim Bau von Spachtelmassen zum Abkratzen von Wänden weist die Wandoberfläche eine gewisse Wasseraufnahme auf (die Wasseraufnahmerate von Ziegelwänden beträgt 13 %, die von Beton 3–5 %). In Verbindung mit der Verdunstung von außen kann ein zu schneller Wasserverlust der Spachtelmasse zu Rissen oder Pulverablösung führen, was ihre Festigkeit mindert. Die Zugabe von Celluloseether löst dieses Problem. Die Qualität des Füllstoffs, insbesondere die Qualität des Aschekalks, ist jedoch ebenfalls äußerst wichtig. Die hohe Viskosität der Cellulose erhöht die Schwimmfähigkeit der Spachtelmasse, wodurch ein Absacken während der Bauphase vermieden wird. Das Abkratzen ist zudem komfortabler und arbeitssparender. Die Zugabe von Celluloseether zum Pulverspachtel ist praktischer, da er sowohl in der Herstellung als auch in der Anwendung einfacher ist. Füllstoff und Additive können gleichmäßig in das trockene Pulver eingemischt werden.
(3) Betonmörtel:
Um die maximale Festigkeit zu erreichen, muss der Zement in Betonmörtel vollständig hydratisiert sein. Besonders im Sommer verliert Beton schnell Wasser, sodass zur vollständigen Hydratisierung Wasser eingesprenkelt und hydratisiert werden muss. Dies ist eine Verschwendung von Ressourcen und ein umständlicher Vorgang. Der Hauptgrund dafür ist, dass sich das Wasser nur an der Oberfläche befindet und die innere Hydratisierung unvollständig ist. Die Lösung besteht daher darin, dem Mörtel acht wasserspeichernde Mittel hinzuzufügen. In der Regel werden Hydroxypropylmethylcellulose oder Methylcellulose mit einer Viskosität zwischen 20.000 und 60.000 cps und einer Zugabemenge von 2 bis 3 % verwendet. Die Wasserrückhalterate kann dadurch auf über 85 % erhöht werden. Die Anwendung in Mörtelbeton erfolgt durch gleichmäßiges Mischen des trockenen Pulvers und Einbringen ins Wasser.
(4) Bei Putzgips, gebundenem Gips und Dichtgips:
Mit der rasanten Entwicklung der Bauindustrie steigt auch die Nachfrage nach neuen Baumaterialien. Aufgrund des wachsenden Umweltschutzbewusstseins und der kontinuierlichen Verbesserung der Baueffizienz haben sich zementgebundene Gipsprodukte rasant entwickelt. Die gängigsten Gipsprodukte sind derzeit Putzgips, gebundener Gips, Einlegegips und Fliesenkleber. Putzgips ist ein hochwertiger Putz für Innenwände und Decken. Die damit verputzte Wandoberfläche ist fein und glatt. Der neue Leichtbauplattenkleber ist ein klebriges Material aus Gips als Grundmaterial und verschiedenen Zusätzen. Er eignet sich zum Verkleben verschiedener anorganischer Wandmaterialien. Er ist ungiftig, geruchlos, frühfest, härtet schnell aus und bietet eine starke Haftung. Er dient als Trägermaterial für Bauplatten und Blockkonstruktionen. Gipsdichtmasse dient zum Füllen von Fugen zwischen Gipsplatten und als Reparaturspachtel für Wände und Risse. Diese Gipsprodukte erfüllen verschiedene Funktionen. Neben Gips und verwandten Füllstoffen spielen die zugesetzten Celluloseether eine entscheidende Rolle. Gips wird in wasserfreien Gips und Halbhydratgips unterteilt, da die verschiedenen Gipsarten die Leistung des Produkts unterschiedlich beeinflussen. Daher sind Eindickung, Wasserrückhaltung und Retention entscheidend für die Qualität von Gipsbaustoffen. Häufig treten bei diesen Materialien Aushöhlungen und Risse auf, und die ursprüngliche Festigkeit wird nicht erreicht. Dieses Problem lässt sich durch die Wahl der Celluloseart und der Art der Verwendung des Verzögerers lösen. In diesem Zusammenhang wird üblicherweise Methylcellulose oder Hydroxypropylmethylcellulose 30.000–60.000 cps gewählt, die Zugabemenge beträgt 1,5–2 %. Cellulose hat eine wasserrückhaltende und reaktive Wirkung. Celluloseether kann jedoch nicht als Verzögerer verwendet werden. Daher muss ein Zitronensäureverzögerer hinzugefügt werden, um die ursprüngliche Festigkeit nicht zu beeinträchtigen. Wasserretention bezeichnet im Allgemeinen den natürlichen Wasserverlust ohne externe Wasseraufnahme. Ist die Wand zu trocken, führt die Wasseraufnahme und natürliche Verdunstung an der Untergrundoberfläche zu einem zu schnellen Wasserverlust des Materials, was zu Aushöhlungen und Rissen führt. Bei dieser Anwendung wird trockenes Pulver verwendet. Beachten Sie bei der Zubereitung einer Lösung die Zubereitungshinweise.
(5) Wärmedämmmörtel
Dämmmörtel ist ein neuartiges Dämmmaterial für Innenwände in Nordeuropa. Es handelt sich um ein Wandmaterial, das aus Dämmmaterial, Mörtel und Bindemittel hergestellt wird. Zellulose spielt dabei eine Schlüsselrolle bei der Bindung und Erhöhung der Festigkeit. Üblicherweise wird Methylzellulose mit hoher Viskosität (ca. 10.000 eps) gewählt, die Dosierung liegt üblicherweise zwischen 2 und 3 ‰ und die Anwendung erfolgt durch Trockenpulvermischung.
(6) Schnittstellenagent
Wählen Sie HPNC 20000 cps für das Trennmittel, 60000 cps oder mehr für den Fliesenkleber und achten Sie auf das Verdickungsmittel im Trennmittel, das die Zugfestigkeit und die Pfeilfestigkeit verbessern kann. Wird als Wasserrückhaltemittel beim Verkleben von Fliesen verwendet, um zu verhindern, dass Fliesen zu schnell austrocknen und abfallen.
3. Situation der Industriekette
(1) Vorgelagerte Industrie
Die wichtigsten Rohstoffe für die Herstellung von Celluloseether sind raffinierte Baumwolle (oder Zellstoff) und einige gängige chemische Lösungsmittel wie Propylenoxid, Methylchlorid, flüssige Natronlauge, Ätznatron, Ethylenoxid, Toluol und andere Hilfsstoffe. Zu den vorgelagerten Industrieunternehmen dieser Branche zählen Unternehmen der raffinierten Baumwolle, Zellstoffproduktion und einige Chemieunternehmen. Preisschwankungen der oben genannten Hauptrohstoffe wirken sich unterschiedlich stark auf die Produktionskosten und den Verkaufspreis von Celluloseether aus.
Die Kosten für raffinierte Baumwolle sind relativ hoch. Am Beispiel von Celluloseether in Baustoffqualität machten die Kosten für raffinierte Baumwolle im Berichtszeitraum 31,74 %, 28,50 %, 26,59 % und 26,90 % der Verkaufskosten von Celluloseether in Baustoffqualität aus. Preisschwankungen bei raffinierter Baumwolle wirken sich auf die Produktionskosten von Celluloseether aus. Der wichtigste Rohstoff für die Herstellung von raffinierter Baumwolle ist Baumwoll-Linters. Baumwoll-Linters ist ein Nebenprodukt der Baumwollproduktion und wird hauptsächlich zur Herstellung von Baumwollzellstoff, raffinierter Baumwolle, Nitrocellulose und anderen Produkten verwendet. Gebrauchswert und Verwendung von Baumwoll-Linters und Baumwolle unterscheiden sich stark, und ihr Preis ist offensichtlich niedriger als der von Baumwolle, aber es besteht eine gewisse Korrelation mit den Preisschwankungen von Baumwolle. Schwankungen des Baumwoll-Linters-Preises wirken sich auf den Preis von raffinierter Baumwolle aus.
Starke Preisschwankungen bei raffinierter Baumwolle wirken sich unterschiedlich stark auf die Produktionskostenkontrolle, die Produktpreise und die Rentabilität der Unternehmen dieser Branche aus. Wenn der Preis für raffinierte Baumwolle hoch und der Preis für Holzzellstoff relativ günstig ist, kann Holzzellstoff zur Kostensenkung als Ersatz und Ergänzung für raffinierte Baumwolle verwendet werden, hauptsächlich zur Herstellung von Celluloseethern mit niedriger Viskosität, wie z. B. Celluloseethern für Pharmazeutika und Lebensmittel. Laut Angaben der Website des Nationalen Statistikamts betrug die Baumwollanbaufläche Chinas im Jahr 2013 4,35 Millionen Hektar, und die nationale Baumwollproduktion lag bei 6,31 Millionen Tonnen. Laut Statistiken der China Cellulose Industry Association betrug die Gesamtproduktion an raffinierter Baumwolle der großen inländischen Hersteller von raffinierter Baumwolle im Jahr 2014 332.000 Tonnen, und das Rohstoffangebot ist reichlich.
Die wichtigsten Rohstoffe für die Herstellung von Graphitchemieanlagen sind Stahl und Graphitkohlenstoff. Der Preis für Stahl und Graphitkohlenstoff macht einen relativ hohen Anteil der Produktionskosten von Graphitchemieanlagen aus. Preisschwankungen dieser Rohstoffe wirken sich auf die Produktionskosten und den Verkaufspreis von Graphitchemieanlagen aus.
(2) Nachgelagerte Industrie des Celluloseethers
Als „industrielles Mononatriumglutamat“ weist Celluloseether einen geringen Celluloseetheranteil auf und bietet ein breites Anwendungsspektrum. Die nachgelagerten Industrien sind über alle Bereiche der Volkswirtschaft verstreut.
Normalerweise haben die nachgelagerte Bau- und Immobilienbranche einen gewissen Einfluss auf die Wachstumsrate der Nachfrage nach Celluloseether in Baustoffqualität. Wenn die inländische Bau- und Immobilienbranche schnell wächst, steigt auch die Nachfrage nach Celluloseether in Baustoffqualität auf dem Inlandsmarkt schnell. Verlangsamt sich das Wachstum der inländischen Bau- und Immobilienbranche, verlangsamt sich auch die Nachfrage nach Celluloseether in Baustoffqualität auf dem Inlandsmarkt. Dies verschärft den Wettbewerb in dieser Branche und beschleunigt den Überlebensprozess der stärksten Unternehmen dieser Branche.
Seit 2012 schwankt die Nachfrage nach Celluloseether in Baustoffqualität auf dem Inlandsmarkt angesichts der Abschwächung der inländischen Bau- und Immobilienbranche nicht nennenswert. Die Hauptgründe dafür sind: 1. Die Gesamtgröße der inländischen Bau- und Immobilienbranche ist groß, und die Gesamtmarktnachfrage ist relativ groß. Der Hauptverbrauchermarkt für Celluloseether in Baustoffqualität weitet sich allmählich von wirtschaftlich entwickelten Gebieten und Städten der ersten und zweiten Kategorie in die zentralen und westlichen Regionen sowie Städte der dritten Kategorie aus, was das Wachstumspotenzial der Inlandsnachfrage und die Flächenausweitung erhöht. 2. Der Anteil von Celluloseether an den Baustoffkosten ist gering, und die von einem einzelnen Kunden verbrauchte Menge ist gering. Die Kunden sind verstreut, was zu einer starren Nachfrage neigt, und die Gesamtnachfrage auf dem nachgelagerten Markt ist relativ stabil. 3. Die Veränderung des Marktpreises ist ein wichtiger Faktor, der die Veränderung der Nachfragestruktur nach Celluloseether in Baustoffqualität beeinflusst. Seit 2012 ist der Verkaufspreis von Celluloseether in Baustoffqualität stark gesunken, was zu einem starken Preisrückgang bei Produkten der mittleren bis oberen Preisklasse geführt hat, mehr Kunden zum Kauf und zur Auswahl bewegt und die Nachfrage nach Produkten der mittleren bis oberen Preisklasse erhöht hat, während die Marktnachfrage und der Preisspielraum für gewöhnliche Modelle eingeschränkt wurden.
Der Entwicklungsstand und die Wachstumsrate der Pharmaindustrie beeinflussen die Nachfrage nach Celluloseether in pharmazeutischer Qualität. Die Verbesserung des Lebensstandards der Bevölkerung und die entwickelte Lebensmittelindustrie tragen dazu bei, die Marktnachfrage nach Celluloseether in Lebensmittelqualität anzukurbeln.
4. Entwicklungstrend von Celluloseether
Aufgrund der strukturellen Unterschiede in der Marktnachfrage nach Celluloseether können Unternehmen mit unterschiedlichen Stärken und Schwächen nebeneinander bestehen. Angesichts der offensichtlichen strukturellen Differenzierung der Marktnachfrage haben inländische Celluloseether-Hersteller differenzierte Wettbewerbsstrategien basierend auf ihren eigenen Stärken entwickelt und müssen gleichzeitig die Entwicklungstrends und -richtungen des Marktes gut verstehen.
(1) Die Gewährleistung der Stabilität der Produktqualität wird weiterhin der zentrale Wettbewerbspunkt der Celluloseether-Unternehmen sein
Celluloseether macht zwar nur einen kleinen Teil der Produktionskosten der meisten nachgelagerten Unternehmen dieser Branche aus, hat aber einen großen Einfluss auf die Produktqualität. Kunden der mittleren bis gehobenen Preisklasse müssen vor der Verwendung einer bestimmten Celluloseether-Marke Formelexperimente durchführen. Nach der Entwicklung einer stabilen Formel ist ein Ersatz durch andere Marken in der Regel nicht einfach, und gleichzeitig werden höhere Anforderungen an die Qualitätsstabilität von Celluloseether gestellt. Dieses Phänomen ist in High-End-Bereichen wie der großen Baustoffproduktion im In- und Ausland, der Herstellung von pharmazeutischen Hilfsstoffen, Lebensmittelzusatzstoffen und PVC stärker ausgeprägt. Um die Wettbewerbsfähigkeit ihrer Produkte zu verbessern, müssen Hersteller sicherstellen, dass die Qualität und Stabilität der verschiedenen Chargen des von ihnen gelieferten Celluloseethers langfristig erhalten bleibt, um sich einen besseren Ruf auf dem Markt zu sichern.
(2) Die Verbesserung des Niveaus der Produktanwendungstechnologie ist die Entwicklungsrichtung der inländischen Celluloseetherunternehmen
Mit der zunehmend ausgereiften Produktionstechnologie für Celluloseether fördert ein höheres Niveau der Anwendungstechnik die Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen und den Aufbau stabiler Kundenbeziehungen. Namhafte Celluloseether-Unternehmen in Industrieländern verfolgen hauptsächlich die Wettbewerbsstrategie „Großkunden im High-End-Bereich ansprechen + nachgelagerte Anwendungen und Nutzungsmöglichkeiten entwickeln“, um Celluloseether-Anwendungen und -Anwendungsformeln zu entwickeln und eine Produktreihe nach verschiedenen Anwendungsbereichen zu konfigurieren, um die Nutzung für Kunden zu erleichtern und die Nachfrage nach nachgelagerten Märkten zu fördern. Der Wettbewerb der Celluloseether-Unternehmen in Industrieländern hat sich vom Produkteintritt zum Wettbewerb in der Anwendungstechnik entwickelt.
Veröffentlichungszeit: 27. Februar 2023