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. Метилцеллюлоза (МЦ)
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.
2. Гидроксипропилметилцеллюлоза (ГПМЦ)
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.
3. Гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ)
Изготовлен из очищенного хлопка, обработанного щелочью, и прореагировавшего с этиленоксидом в качестве этерифицирующего агента в присутствии ацетона. Степень замещения обычно составляет 1,5~2,0. Имеет сильную гидрофильность 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.
4. Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ)
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.
Редиспергируемый полимерный резиновый порошок
Редиспергируемый резиновый порошок обрабатывается распылительной сушкой специальной полимерной эмульсии. В процессе обработки защитный коллоид, антислеживающий агент и т. д. становятся незаменимыми добавками. Высушенный резиновый порошок представляет собой несколько сферических частиц размером 80~100 мм, собранных вместе. Эти частицы растворимы в воде и образуют стабильную дисперсию, немного большую, чем исходные частицы эмульсии. Эта дисперсия образует пленку после дегидратации и сушки. Эта пленка так же необратима, как и образование общей эмульсионной пленки, и не будет редиспергироваться при встрече с водой. Дисперсии.
Редиспергируемый резиновый порошок можно разделить на: сополимер стирола и бутадиена, сополимер этилена и третичной угольной кислоты, сополимер этилена и ацетата и уксусной кислоты и т. д., и на основе этого прививают силикон, виниллаурат и т. д. для улучшения характеристик. Различные меры модификации делают редиспергируемый резиновый порошок обладающим различными свойствами, такими как водостойкость, щелочестойкость, атмосферостойкость и гибкость. Содержит виниллаурат и силикон, которые могут сделать резиновый порошок с хорошей гидрофобностью. Сильноразветвленный винилтретичный карбонат с низким значением Tg и хорошей гибкостью.
При нанесении этих видов резиновых порошков на раствор все они оказывают замедляющее действие на время схватывания цемента, но замедляющее действие меньше, чем при прямом нанесении аналогичных эмульсий. Для сравнения, стирол-бутадиен имеет наибольшее замедляющее действие, а этиленвинилацетат имеет наименьшее замедляющее действие. Если дозировка слишком мала, эффект улучшения характеристик раствора не очевиден.
Полипропиленовые волокна
Полипропиленовое волокно изготавливается из полипропилена в качестве сырья и соответствующего количества модификатора. Диаметр волокна обычно составляет около 40 микрон, прочность на разрыв составляет 300~400 МПа, модуль упругости составляет ≥3500 МПа, а предельное удлинение составляет 15~18%. Его эксплуатационные характеристики:
(1) Полипропиленовые волокна равномерно распределены в трехмерных случайных направлениях в растворе, образуя сетевую армирующую систему. Если на каждую тонну раствора добавить 1 кг полипропиленового волокна, можно получить более 30 миллионов моноволокон.
(2) Добавление полипропиленовой фибры в раствор может эффективно уменьшить трещины усадки раствора в пластичном состоянии. Независимо от того, видны эти трещины или нет. И это может значительно уменьшить поверхностное кровотечение и усадку агрегата свежего раствора.
(3) Для тела, затвердевшего от раствора, полипропиленовое волокно может значительно сократить количество деформационных трещин. То есть, когда тело, затвердевшее от раствора, создает напряжение из-за деформации, оно может противостоять и передавать напряжение. Когда тело, затвердевшее от раствора, трескается, оно может пассивировать концентрацию напряжения на кончике трещины и ограничивать расширение трещины.
(4) Эффективное диспергирование полипропиленовых волокон в производстве раствора станет сложной проблемой. Оборудование для смешивания, тип и дозировка волокна, соотношение раствора и его технологические параметры станут важными факторами, влияющими на диспергирование.
воздухововлекающий агент
Воздухововлекающий агент — это вид поверхностно-активного вещества, способного физическими методами образовывать устойчивые пузырьки воздуха в свежем бетоне или растворе. В основном включают: канифоль и ее термические полимеры, неионогенные поверхностно-активные вещества, алкилбензолсульфонаты, лигносульфонаты, карбоновые кислоты и их соли и т. д.
Воздухововлекающие агенты часто используются для приготовления штукатурных растворов и кладочных растворов. Из-за добавления воздухововлекающего агента будут внесены некоторые изменения в эксплуатационные характеристики раствора.
(1) Благодаря введению пузырьков воздуха можно повысить легкость и структуру свежеприготовленного раствора, а также уменьшить водоотделение.
(2) Простое использование воздухововлекающего агента снизит прочность и эластичность формы в растворе. Если воздухововлекающий агент и водоредуцирующий агент используются вместе, и соотношение является подходящим, то значение прочности не снизится.
(3) Он может значительно улучшить морозостойкость затвердевшего раствора, улучшить непроницаемость раствора и улучшить устойчивость затвердевшего раствора к эрозии.
(4) Воздухововлекающая добавка увеличит содержание воздуха в растворе, что увеличит усадку раствора, а величину усадки можно соответствующим образом уменьшить, добавив водоредуцирующую добавку.
Поскольку количество добавляемого воздухововлекающего агента очень мало, обычно составляя всего несколько десятитысячных от общего количества цементных материалов, необходимо обеспечить его точное дозирование и смешивание в процессе производства раствора; такие факторы, как методы и время перемешивания, серьезно повлияют на количество воздухововлекающего агента. Поэтому в современных условиях отечественного производства и строительства добавление воздухововлекающих агентов в раствор требует большой экспериментальной работы.
ранний агент прочности
Для повышения начальной прочности бетона и раствора обычно используются сульфатные добавки для повышения начальной прочности, в основном это сульфат натрия, тиосульфат натрия, сульфат алюминия и сульфат алюминия-калия.
Обычно широко используется безводный сульфат натрия, его дозировка невелика, а эффект ранней прочности хороший, но если дозировка слишком велика, это вызовет расширение и растрескивание на поздней стадии, и в то же время произойдет возврат щелочи, что повлияет на внешний вид и эффект поверхностного декоративного слоя.
Формиат кальция также является хорошим антифризом. Он имеет хороший эффект ранней прочности, меньше побочных эффектов, хорошую совместимость с другими примесями, и многие свойства лучше, чем у сульфатных агентов ранней прочности, но цена выше.
антифриз
Если раствор используется при отрицательной температуре, если не приняты меры по защите от замерзания, произойдет повреждение от замерзания и прочность затвердевшего тела будет разрушена. Антифриз предотвращает повреждение от замерзания двумя способами: предотвращением замерзания и повышением ранней прочности раствора.
Среди широко используемых антифризов нитрит кальция и нитрит натрия обладают наилучшими антифризными эффектами. Поскольку нитрит кальция не содержит ионов калия и натрия, он может уменьшить возникновение щелочного заполнителя при использовании в бетоне, но его обрабатываемость немного хуже при использовании в растворе, в то время как нитрит натрия имеет лучшую обрабатываемость. Антифриз используется в сочетании с ранним агентом прочности и водоредуцирующей добавкой для получения удовлетворительных результатов. Когда сухой смешанный раствор с антифризом используется при сверхнизкой отрицательной температуре, температуру смеси следует соответствующим образом повысить, например, смешивая с теплой водой.
Если количество антифриза слишком велико, это приведет к снижению прочности раствора на поздней стадии, а на поверхности затвердевшего раствора возникнут такие проблемы, как возврат щелочи, что повлияет на внешний вид и эффект поверхностного декоративного слоя.
Время публикации: 16 января 2023 г.