Die Hydroxygruppen aufCelluloseetherMoleküle und die Sauerstoffatome an den Etherbindungen bilden Wasserstoffbrücken mit Wassermolekülen, wodurch freies Wasser in gebundenes Wasser umgewandelt wird, und spielen somit eine gute Rolle bei der Wasserspeicherung. Durch die gegenseitige Diffusion zwischen Wassermolekülen und Celluloseether-Molekülketten können Wassermoleküle in das Innere der Celluloseether-Makromolekülkette eindringen und starken Zwängen ausgesetzt sein, wodurch freies Wasser und verwickeltes Wasser gebildet werden, was die Wasserspeicherung von Zementschlämmen verbessert. Celluloseether verbessert die rheologischen Eigenschaften, die poröse Netzwerkstruktur und den osmotischen Druck von frischem Zementschlämmen oder die filmbildenden Eigenschaften von Celluloseether behindern die Diffusion von Wasser.
Die Wasserretention von Celluloseether beruht auf dessen Löslichkeit und Dehydratation. Die Hydratationskapazität der Hydroxygruppen allein reicht nicht aus, um die starken Wasserstoffbrücken und Van-der-Waals-Kräfte zwischen den Molekülen auszugleichen, sodass der Ether nur aufquillt, sich aber nicht in Wasser löst. Werden Substituenten in die Molekülkette eingeführt, zerstören diese nicht nur die Wasserstoffketten, sondern auch die Wasserstoffbrücken zwischen den Ketten, da sich die Substituenten zwischen benachbarten Ketten verkeilen. Je größer die Substituenten, desto größer der Abstand zwischen den Molekülen und desto stärker die Zerstörung der Wasserstoffbrücken. Nach dem Aufquellen des Cellulosegitters dringt die Lösung ein, und der Celluloseether wird wasserlöslich. Es entsteht eine hochviskose Lösung, die zur Wasserretention beiträgt.
Faktoren, die die Wasserrückhalteleistung beeinflussen:
Viskosität: Je höher die Viskosität des Celluloseethers, desto besser ist die Wasserrückhalteleistung. Je höher die Viskosität, desto höher ist jedoch das relative Molekulargewicht des Celluloseethers und desto geringer ist seine Löslichkeit, was sich negativ auf die Konzentration und die Bauleistung des Mörtels auswirkt. Im Allgemeinen sind die mit verschiedenen Methoden gemessenen Viskositätsergebnisse für dasselbe Produkt sehr unterschiedlich. Daher muss beim Vergleich der Viskosität dieser zwischen denselben Testmethoden (einschließlich Temperatur, Rotor usw.) durchgeführt werden.
Zugabemenge: Je höher die Menge an Celluloseether, desto besser ist die Wasserrückhalteleistung. Normalerweise kann eine kleine Menge Celluloseether die Wasserrückhalterate des Mörtels deutlich verbessern. Ab einem bestimmten Wert verlangsamt sich der Trend zur Erhöhung der Wasserrückhalterate.
Partikelfeinheit: Je feiner die Partikel, desto besser die Wasserbindung. Kommen große Celluloseether-Partikel mit Wasser in Kontakt, löst sich die Oberfläche sofort auf und bildet ein Gel, das das Material umhüllt und so das weitere Eindringen von Wassermolekülen verhindert. Manchmal lässt sich selbst durch langes Rühren keine gleichmäßige Dispersion und Auflösung erreichen, sodass eine trübe, flockige Lösung oder Agglomeration entsteht, die die Wasserbindung des Celluloseethers stark beeinträchtigt. Die Löslichkeit ist einer der Faktoren bei der Auswahl von Celluloseether. Auch die Feinheit ist ein wichtiger Leistungsindikator für Methylcelluloseether. Die Feinheit beeinflusst die Löslichkeit von Methylcelluloseether. Gröberes MC ist in der Regel körnig und lässt sich leicht in Wasser lösen, ohne zu agglomerieren. Die Auflösungsgeschwindigkeit ist jedoch sehr gering und es ist nicht für die Verwendung in Trockenmörtel geeignet.
Temperatur: Mit steigender Umgebungstemperatur nimmt die Wasserretention von Celluloseethern üblicherweise ab. Einige modifizierte Celluloseether weisen jedoch auch bei hohen Temperaturen eine gute Wasserretention auf. Bei steigender Temperatur lässt die Hydratisierung der Polymere nach, und das Wasser zwischen den Ketten wird ausgestoßen. Bei ausreichender Dehydratation beginnen die Moleküle zu aggregieren und bilden ein dreidimensionales Gel mit Netzwerkstruktur.
Molekularstruktur: Celluloseether mit geringerer Substitution haben eine bessere Wasserretention.
Verdickung und Thixotropie
Verdickung:
Einfluss auf die Haftfähigkeit und die Standfestigkeit: Celluloseether verleihen Nassmörtel eine hervorragende Viskosität, wodurch die Haftfähigkeit des Nassmörtels mit der Grundschicht deutlich erhöht und die Standfestigkeit des Mörtels verbessert werden kann. Celluloseether werden häufig in Putzmörtel, Fliesenklebemörtel und Außenwanddämmsystemen 3 verwendet.
Einfluss auf die Materialhomogenität: Die verdickende Wirkung von Celluloseethern kann zudem die Antidispersionsfähigkeit und Homogenität frisch gemischter Materialien erhöhen, Materialschichtung, Entmischung und Wassereintritt verhindern und in Faserbeton, Unterwasserbeton und selbstverdichtendem Beton eingesetzt werden.
Ursache und Einfluss der Verdickungswirkung: Die Verdickungswirkung von Celluloseether auf zementbasierte Werkstoffe beruht auf der Viskosität der Celluloseetherlösung. Unter gleichen Bedingungen gilt: Je höher die Viskosität des Celluloseethers, desto besser die Viskosität modifizierter zementbasierter Werkstoffe. Eine zu hohe Viskosität beeinträchtigt jedoch die Fließfähigkeit und Verarbeitbarkeit des Materials (z. B. durch Anhaften am Spachtel). Fließmörtel und selbstverdichtender Beton mit hohen Fließfähigkeitsanforderungen erfordern eine sehr niedrige Viskosität des Celluloseethers. Darüber hinaus erhöht die Verdickungswirkung des Celluloseethers den Wasserbedarf zementbasierter Werkstoffe und erhöht die Mörtelausbeute.
Thixotropie:
Wässrige Celluloseetherlösungen mit hoher Viskosität weisen eine hohe Thixotropie auf, die ebenfalls ein wichtiges Merkmal von Celluloseether ist. Unterhalb ihrer Geltemperatur ist die wässrige Lösung von Methylcellulose üblicherweise pseudoplastisch und nicht thixotrop fluid, zeigt jedoch bei niedrigen Schergeschwindigkeiten newtonsche Fließeigenschaften. Die Pseudoplastizität steigt mit zunehmendem Molekulargewicht oder zunehmender Konzentration des Celluloseethers und hat nichts mit der Art oder dem Grad der Substitution zu tun. Daher zeigen Celluloseether der gleichen Viskositätsklasse – ob MC, HPMC oder HEMC – immer die gleichen rheologischen Eigenschaften, solange Konzentration und Temperatur konstant bleiben. Bei steigender Temperatur bildet sich ein Strukturgel und es kommt zu einem stark thixotropen Fließen. Celluloseether mit hoher Konzentration und niedriger Viskosität zeigen sogar unterhalb der Geltemperatur Thixotropie. Diese Eigenschaft ist sehr nützlich, um das Nivellieren und Absacken von Baumörtel während der Bauphase zu regulieren.
Lufteinschluss
Prinzip und Wirkung auf die Verarbeitungsleistung: Celluloseether hat einen signifikanten Luftporeneffekt auf frische zementbasierte Materialien. Celluloseether besitzt sowohl hydrophile Gruppen (Hydroxygruppen, Ethergruppen) als auch hydrophobe Gruppen (Methylgruppen, Glukoseringe). Als Tensid mit Oberflächenaktivität hat er einen Luftporeneffekt. Der Luftporeneffekt erzeugt einen Kugeleffekt, der die Verarbeitungsleistung frisch gemischter Materialien verbessern kann, z. B. die Plastizität und Glätte des Mörtels während der Verarbeitung erhöht, was sich positiv auf die Mörtelausbreitung auswirkt. Außerdem erhöht er die Mörtelproduktion und senkt die Mörtelproduktionskosten.
Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften: Der Luftporeneffekt erhöht die Porosität des gehärteten Materials und verringert seine mechanischen Eigenschaften wie Festigkeit und Elastizitätsmodul.
Einfluss auf die Fließfähigkeit: Als Tensid wirkt Celluloseether benetzend oder schmierend auf Zementpartikel. Zusammen mit seiner luftporenbildenden Wirkung erhöht Celluloseether die Fließfähigkeit zementbasierter Materialien, seine verdickende Wirkung verringert jedoch die Fließfähigkeit. Die Wirkung von Celluloseether auf die Fließfähigkeit zementbasierter Materialien ist eine Kombination aus plastifizierenden und verdickenden Effekten. Generell zeigt sich bei sehr geringer Celluloseether-Dosierung hauptsächlich eine plastifizierende oder wasserreduzierende Wirkung. Bei hoher Dosierung nimmt die verdickende Wirkung von Celluloseether schnell zu, und seine luftporenbildende Wirkung tendiert zur Sättigung, was sich in einer Verdickung oder einem erhöhten Wasserbedarf äußert.
Veröffentlichungszeit: 23.12.2024