Celluloseether ist ein wichtiger Baustoffzusatz und wird häufig in Baumörtel, Kittpulver, Beschichtungen und anderen Produkten verwendet, um die physikalischen Eigenschaften und die Bauleistung des Materials zu verbessern. Die Hauptbestandteile von Celluloseether sind die Cellulose-Grundstruktur und die durch chemische Modifikation eingeführten Substituenten, die ihm einzigartige Löslichkeit, Verdickung, Wasserrückhaltevermögen und rheologische Eigenschaften verleihen.
1. Grundstruktur der Zellulose
Cellulose ist eines der am häufigsten vorkommenden Polysaccharide in der Natur und wird hauptsächlich aus Pflanzenfasern gewonnen. Sie ist der Kernbestandteil von Celluloseether und bestimmt dessen Grundstruktur und Eigenschaften. Cellulosemoleküle bestehen aus Glucoseeinheiten, die durch β-1,4-glycosidische Bindungen zu einer langkettigen Struktur verbunden sind. Diese lineare Struktur verleiht Cellulose eine hohe Festigkeit und ein hohes Molekulargewicht, ihre Wasserlöslichkeit ist jedoch schlecht. Um die Wasserlöslichkeit von Cellulose zu verbessern und sie an die Anforderungen von Baustoffen anzupassen, muss Cellulose chemisch modifiziert werden.
2. Substituenten – Schlüsselkomponenten der Veretherungsreaktion
Die einzigartigen Eigenschaften von Celluloseether werden hauptsächlich durch die Substituenten erreicht, die durch die Veretherungsreaktion zwischen der Hydroxylgruppe (-OH) der Cellulose und den Etherverbindungen eingeführt werden. Gängige Substituenten sind Methoxy (-OCH₃), Ethoxy (-OC₂H₅) und Hydroxypropyl (-CH₂CHOHCH₃). Die Einführung dieser Substituenten verändert die Löslichkeit, Verdickung und Wasserbindung der Cellulose. Entsprechend den verschiedenen eingeführten Substituenten lassen sich Celluloseether in Methylcellulose (MC), Hydroxyethylcellulose (HEC), Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) und weitere Typen unterteilen.
Methylcellulose (MC): Methylcellulose entsteht durch die Einführung von Methylsubstituenten (-OCH₃) in die Hydroxylgruppen des Cellulosemoleküls. Dieser Celluloseether weist eine gute Wasserlöslichkeit und Verdickungseigenschaften auf und wird häufig in Trockenmörtel, Klebstoffen und Beschichtungen verwendet. MC verfügt über ein ausgezeichnetes Wasserrückhaltevermögen und trägt zur Reduzierung des Wasserverlusts in Baustoffen bei. Dadurch wird die Haftung und Festigkeit von Mörtel und Kittpulver gewährleistet.
Hydroxyethylcellulose (HEC): Hydroxyethylcellulose entsteht durch die Einführung von Hydroxyethylsubstituenten (-OC₂H₅), wodurch sie wasserlöslicher und salzbeständiger wird. HEC wird häufig in wasserbasierten Beschichtungen, Latexfarben und Bauzusätzen verwendet. Sie verfügt über hervorragende Verdickungs- und Filmbildungseigenschaften und kann die Konstruktionseigenschaften von Materialien deutlich verbessern.
Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC): Hydroxypropylmethylcellulose entsteht durch die gleichzeitige Einführung von Hydroxypropyl- (-CH₂CHOHCH₃) und Methylsubstituenten. Dieser Celluloseethertyp zeichnet sich durch hervorragende Wasserrückhaltefähigkeit, Gleitfähigkeit und gute Verarbeitbarkeit in Baustoffen wie Trockenmörtel, Fliesenklebern und Außenwanddämmsystemen aus. HPMC weist zudem eine gute Temperatur- und Frostbeständigkeit auf und kann so die Leistungsfähigkeit von Baustoffen unter extremen klimatischen Bedingungen effektiv verbessern.
3. Wasserlöslichkeit und Verdickung
Die Wasserlöslichkeit von Celluloseether hängt von der Art und dem Substitutionsgrad des Substituenten (d. h. der Anzahl der an jeder Glucoseeinheit substituierten Hydroxygruppen) ab. Der entsprechende Substitutionsgrad ermöglicht es Cellulosemolekülen, eine gleichmäßige Lösung in Wasser zu bilden, was dem Material gute Verdickungseigenschaften verleiht. In Baustoffen können Celluloseether als Verdickungsmittel die Viskosität von Mörtel erhöhen, Schichtung und Entmischung von Materialien verhindern und so die Bauleistung verbessern.
4. Wassereinlagerungen
Die Wasserrückhaltefähigkeit von Celluloseether ist entscheidend für die Qualität von Baustoffen. In Produkten wie Mörtel und Kittpulver kann Celluloseether einen dichten Wasserfilm auf der Materialoberfläche bilden, der ein zu schnelles Verdunsten des Wassers verhindert und so die offene Zeit und die Funktionsfähigkeit des Materials verlängert. Dies trägt maßgeblich zur Verbesserung der Haftfestigkeit und zur Vermeidung von Rissen bei.
5. Rheologie und Konstruktionsverhalten
Die Zugabe von Celluloseether verbessert die rheologischen Eigenschaften von Baustoffen, d. h. das Fließ- und Verformungsverhalten von Materialien unter äußeren Kräften, deutlich. Celluloseether kann die Wasserrückhaltefähigkeit und Gleitfähigkeit von Mörtel verbessern, die Pumpfähigkeit erhöhen und die Verarbeitungsfreundlichkeit von Materialien verbessern. Bei Bauprozessen wie Spritzen, Schaben und Mauerwerk trägt Celluloseether dazu bei, den Widerstand zu verringern und die Arbeitseffizienz zu verbessern. Gleichzeitig sorgt er für eine gleichmäßige Beschichtung ohne Absacken.
6. Verträglichkeit und Umweltschutz
Celluloseether ist gut mit einer Vielzahl von Baumaterialien kompatibel, darunter Zement, Gips, Kalk usw. Während des Bauprozesses reagiert er nicht negativ mit anderen chemischen Komponenten, wodurch die Stabilität des Materials gewährleistet wird. Darüber hinaus ist Celluloseether ein umweltfreundlicher Zusatzstoff, der hauptsächlich aus natürlichen Pflanzenfasern gewonnen wird, umweltfreundlich ist und den Umweltschutzanforderungen moderner Baumaterialien entspricht.
7. Andere modifizierte Zutaten
Um die Leistung von Celluloseether weiter zu verbessern, können in der Produktion weitere modifizierte Inhaltsstoffe eingesetzt werden. Beispielsweise erhöhen einige Hersteller die Wasser- und Witterungsbeständigkeit von Celluloseether durch die Zugabe von Silikon, Paraffin und anderen Substanzen. Die Zugabe dieser modifizierten Inhaltsstoffe dient in der Regel der Erfüllung spezifischer Anwendungsanforderungen, beispielsweise der Erhöhung der Wasserundurchlässigkeit und Haltbarkeit des Materials in Außenwandbeschichtungen oder wasserdichten Mörteln.
Als wichtiger Bestandteil von Baustoffen verfügt Celluloseether über multifunktionale Eigenschaften, darunter Verdickung, Wasserrückhaltung und verbesserte rheologische Eigenschaften. Seine Hauptbestandteile sind die Cellulosegrundstruktur und die durch die Veretherungsreaktion eingeführten Substituenten. Verschiedene Celluloseethertypen haben aufgrund ihrer unterschiedlichen Substituenten unterschiedliche Anwendungsmöglichkeiten und Eigenschaften in Baustoffen. Celluloseether können nicht nur die Bauleistung von Materialien verbessern, sondern auch die Gesamtqualität und Lebensdauer von Gebäuden steigern. Daher bieten Celluloseether breite Anwendungsmöglichkeiten in modernen Baustoffen.
Veröffentlichungszeit: 18. September 2024