Добавки играют ключевую роль в улучшении характеристик строительных сухих смесей, но добавление сухих смесей делает стоимость материалов для сухих смесей значительно выше, чем для традиционных смесей, которые составляют более 40% стоимости материалов в сухих смесях. В настоящее время значительная часть добавок поставляется зарубежными производителями, а также поставщик предоставляет эталонную дозировку продукта. В результате стоимость сухих смесей остается высокой, и сложно популяризировать обычные кладочные и штукатурные растворы большими партиями и на больших площадях; высококачественные рыночные продукты контролируются зарубежными компаниями, а производители сухих смесей имеют низкую прибыль и плохую ценовую толерантность; отсутствует систематическое и целенаправленное исследование применения фармацевтических препаратов, и иностранные формулы слепо следуют.
На основании вышеизложенных причин в данной статье анализируются и сравниваются некоторые основные свойства обычно используемых добавок, и на этой основе изучаются эксплуатационные характеристики сухих строительных смесей с использованием добавок.
1. Влагоудерживающий агент
Водоудерживающий агент является ключевой добавкой, улучшающей водоудерживающую способность сухих строительных смесей, а также одной из ключевых добавок, определяющих стоимость материалов для сухих строительных смесей.
1.1 Эфир целлюлозы
Эфир целлюлозы — это общий термин для ряда продуктов, полученных в результате реакции щелочной целлюлозы и этерифицирующего агента при определенных условиях. Щелочная целлюлоза заменяется различными этерифицирующими агентами для получения различных эфиров целлюлозы. В соответствии со свойствами ионизации заместителей эфиры целлюлозы можно разделить на две категории: ионные (например, карбоксиметилцеллюлоза) и неионные (например, метилцеллюлоза). В зависимости от типа заместителя эфир целлюлозы можно разделить на моноэфир (например, метилцеллюлоза) и смешанный эфир (например, гидроксипропилметилцеллюлоза). В зависимости от растворимости его можно разделить на водорастворимый (например, гидроксиэтилцеллюлоза) и органический растворитель (например, этилцеллюлоза) и т. д. Сухой смешанный раствор в основном представляет собой водорастворимую целлюлозу, а водорастворимая целлюлоза делится на мгновенного типа и поверхностно обработанный тип с замедленным растворением.
Механизм действия эфира целлюлозы в растворе следующий:
(1) После растворения эфира целлюлозы в растворе в воде обеспечивается эффективное и равномерное распределение вяжущего материала в системе за счет поверхностной активности, а эфир целлюлозы, как защитный коллоид, «обволакивает» твердые частицы и на его внешней поверхности образуется слой смазывающей пленки, что делает растворную систему более устойчивой, а также улучшает текучесть раствора в процессе смешивания и гладкость конструкции.
(2) Благодаря своей молекулярной структуре раствор эфира целлюлозы препятствует потере воды в растворе и постепенно высвобождает ее в течение длительного периода времени, обеспечивая раствору хорошую водоудерживающую способность и удобоукладываемость.
1.1.1 Молекулярная формула метилцеллюлозы (МЦ) [C6H7O2(OH)3-h(OCH3)n]x
После обработки очищенного хлопка щелочью, эфир целлюлозы получается посредством серии реакций с хлоридом метана в качестве этерифицирующего агента. Обычно степень замещения составляет 1,6~2,0, и растворимость также различна при разных степенях замещения. Он относится к неионным эфирам целлюлозы.
(1) Метилцеллюлоза растворима в холодной воде, и ее будет трудно растворить в горячей воде. Ее водный раствор очень стабилен в диапазоне pH=3~12. Она хорошо совместима с крахмалом, гуаровой камедью и т. д. и многими поверхностно-активными веществами. Когда температура достигает температуры гелеобразования, происходит гелеобразование.
(2) Удержание воды метилцеллюлозой зависит от ее количества добавления, вязкости, тонкости частиц и скорости растворения. Как правило, если количество добавления большое, тонкость мала, а вязкость большая, скорость удержания воды высокая. Среди них, количество добавления оказывает наибольшее влияние на скорость удержания воды, а уровень вязкости не прямо пропорционален уровню скорости удержания воды. Скорость растворения в основном зависит от степени модификации поверхности частиц целлюлозы и тонкости частиц. Среди вышеуказанных эфиров целлюлозы метилцеллюлоза и гидроксипропилметилцеллюлоза имеют более высокие скорости удержания воды.
(3) Изменения температуры серьезно повлияют на скорость удержания воды метилцеллюлозой. Как правило, чем выше температура, тем хуже удержание воды. Если температура раствора превышает 40°C, удержание воды метилцеллюлозой будет значительно снижено, что серьезно повлияет на структуру раствора.
(4) Метилцеллюлоза оказывает значительное влияние на конструкцию и адгезию раствора. Под «адгезией» здесь понимается адгезионная сила, ощущаемая между рабочим инструментом-аппликатором и основанием стены, то есть сопротивление сдвигу раствора. Адгезионная способность высокая, сопротивление сдвигу раствора большое, и прочность, требуемая рабочим в процессе использования, также большая, а строительные характеристики раствора плохие. Адгезия метилцеллюлозы находится на среднем уровне в продуктах на основе эфира целлюлозы.
1.1.2 Молекулярная формула гидроксипропилметилцеллюлозы (ГПМЦ) — [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m,OCH2CH(OH)CH3]n]x
Гидроксипропилметилцеллюлоза — это разновидность целлюлозы, выпуск и потребление которой стремительно растут в последние годы. Это неионный смешанный эфир целлюлозы, полученный из очищенного хлопка после подщелачивания с использованием пропиленоксида и метилхлорида в качестве этерифицирующего агента посредством ряда реакций. Степень замещения обычно составляет 1,2~2,0. Его свойства различаются из-за различных соотношений содержания метоксила и содержания гидроксипропила.
(1) Гидроксипропилметилцеллюлоза легко растворяется в холодной воде, но столкнется с трудностями при растворении в горячей воде. Но ее температура гелеобразования в горячей воде значительно выше, чем у метилцеллюлозы. Растворимость в холодной воде также значительно улучшена по сравнению с метилцеллюлозой.
(2) Вязкость гидроксипропилметилцеллюлозы связана с ее молекулярной массой, и чем больше молекулярная масса, тем выше вязкость. Температура также влияет на ее вязкость, с повышением температуры вязкость уменьшается. Однако ее высокая вязкость имеет более низкий температурный эффект, чем у метилцеллюлозы. Ее раствор стабилен при хранении при комнатной температуре.
(3) Водоудержание гидроксипропилметилцеллюлозы зависит от количества добавляемой добавки, вязкости и т. д., а ее водоудерживающая способность при том же количестве добавляемой добавки выше, чем у метилцеллюлозы.
(4) Гидроксипропилметилцеллюлоза устойчива к кислотам и щелочам, а ее водный раствор очень стабилен в диапазоне pH=2~12. Каустическая сода и известковая вода мало влияют на ее производительность, но щелочь может ускорить ее растворение и увеличить ее вязкость. Гидроксипропилметилцеллюлоза устойчива к обычным солям, но когда концентрация солевого раствора высока, вязкость раствора гидроксипропилметилцеллюлозы имеет тенденцию к увеличению.
(5) Гидроксипропилметилцеллюлозу можно смешивать с водорастворимыми полимерными соединениями для образования однородного и более вязкого раствора. Например, с поливиниловым спиртом, эфиром крахмала, растительной камедь и т. д.
(6) Гидроксипропилметилцеллюлоза обладает лучшей устойчивостью к ферментам, чем метилцеллюлоза, и ее раствор с меньшей вероятностью подвергается разрушению ферментами, чем метилцеллюлоза.
(7) Адгезия гидроксипропилметилцеллюлозы к строительному раствору выше, чем у метилцеллюлозы.
1.1.3 Гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ)
Изготавливается из очищенного хлопка, обработанного щелочью, и реагирует с этиленоксидом в качестве этерифицирующего агента в присутствии ацетона. Степень замещения обычно составляет 1,5~2,0. Он обладает сильной гидрофильностью и легко впитывает влагу.
(1) Гидроксиэтилцеллюлоза растворима в холодной воде, но трудно растворяется в горячей воде. Ее раствор стабилен при высокой температуре без гелеобразования. Ее можно использовать в течение длительного времени при высокой температуре в растворе, но ее водоудержание ниже, чем у метилцеллюлозы.
(2) Гидроксиэтилцеллюлоза устойчива к воздействию общих кислот и щелочей. Щелочь может ускорить ее растворение и немного увеличить ее вязкость. Ее диспергируемость в воде немного хуже, чем у метилцеллюлозы и гидроксипропилметилцеллюлозы.
(3) Гидроксиэтилцеллюлоза обладает хорошими противооседающими свойствами для раствора, но для цемента она имеет более длительное время замедления.
(4) Показатели гидроксиэтилцеллюлозы, выпускаемой некоторыми отечественными предприятиями, явно ниже, чем у метилцеллюлозы из-за высокого содержания воды и высокой зольности.
1.1.4 Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) [C6H7O2(OH)2och2COONa]n
Ионный эфир целлюлозы производится из натуральных волокон (хлопка и т. д.) после щелочной обработки с использованием монохлорацетата натрия в качестве этерифицирующего агента и подвергается серии реакционных обработок. Степень замещения обычно составляет 0,4~1,4, и его эксплуатационные характеристики в значительной степени зависят от степени замещения.
(1) Карбоксиметилцеллюлоза более гигроскопична и будет содержать больше воды при хранении в обычных условиях.
(2) Водный раствор карбоксиметилцеллюлозы не образует гель, а вязкость уменьшается с повышением температуры. Когда температура превышает 50°C, вязкость становится необратимой.
(3) Его стабильность сильно зависит от pH. Как правило, его можно использовать в гипсовых растворах, но не в цементных. При высокой щелочности он теряет вязкость.
(4) Ее водоудержание намного ниже, чем у метилцеллюлозы. Она оказывает замедляющее действие на гипсовый раствор и снижает его прочность. Однако цена карбоксиметилцеллюлозы значительно ниже, чем у метилцеллюлозы.
Время публикации: 30-мар-2023