เซลลูโลสอีเธอร์ในสารเติมแต่งปูนสำเร็จรูป

1.หน้าที่หลักของเซลลูโลสอีเธอร์

ในปูนผสมเสร็จ เซลลูโลสอีเธอร์เป็นสารเติมแต่งหลักที่เติมลงไปในปริมาณที่น้อยมาก แต่สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของปูนเปียกได้อย่างมาก และส่งผลต่อประสิทธิภาพในการก่อสร้างของปูนด้วย

2. ชนิดของเซลลูโลสอีเทอร์

การผลิตเซลลูโลสอีเธอร์ส่วนใหญ่ทำจากเส้นใยธรรมชาติโดยการละลายด้วยด่าง ปฏิกิริยาการต่อกิ่ง (อีเธอร์ริฟิเคชัน) การซัก การอบแห้ง การบด และกระบวนการอื่นๆ

เส้นใยธรรมชาติสามารถแบ่งออกได้เป็น เส้นใยฝ้าย เส้นใยซีดาร์ เส้นใยบีช เป็นต้น โดยระดับการเกิดพอลิเมอร์จะแตกต่างกันไป ซึ่งส่งผลต่อความหนืดขั้นสุดท้ายของผลิตภัณฑ์ ปัจจุบัน ผู้ผลิตเซลลูโลสรายใหญ่ใช้เส้นใยฝ้าย (ผลพลอยได้จากไนโตรเซลลูโลส) เป็นวัตถุดิบหลัก

เซลลูโลสอีเธอร์สามารถแบ่งได้เป็นประเภทไอออนิกและไม่ใช่ไอออนิก ประเภทไอออนิกประกอบด้วยเกลือคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสเป็นหลัก และประเภทไม่ใช่ไอออนิกประกอบด้วยเมทิลเซลลูโลส เมทิลไฮดรอกซีเอทิล (โพรพิล) เซลลูโลส ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสเป็นหลัก เป็นต้น

ปัจจุบันเซลลูโลสอีเธอร์ที่ใช้ในปูนผสมเสร็จ ได้แก่ เมทิลเซลลูโลสอีเธอร์ (MC) เมทิลไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสอีเธอร์ (MHEC) เมทิลไฮดรอกซีโพรพิลเซลลูโลสอีเธอร์ (MHPG) ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเธอร์ (HPMC) ในปูนผสมเสร็จ เนื่องจากเซลลูโลสไอออนิก (เกลือคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส) ไม่เสถียรเมื่อมีไอออนแคลเซียม จึงไม่ค่อยใช้ในผลิตภัณฑ์ผสมเสร็จที่ใช้ซีเมนต์ ปูนขาว ฯลฯ เป็นวัสดุประสาน ในบางพื้นที่ของจีน เกลือคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสใช้เป็นสารเพิ่มความข้นสำหรับผลิตภัณฑ์ในร่มบางชนิดที่แปรรูปโดยใช้แป้งดัดแปลงเป็นวัสดุประสานหลักและใช้ผง Shuangfei เป็นสารตัวเติม ผลิตภัณฑ์นี้มักเกิดเชื้อราและไม่ทนต่อน้ำ และกำลังถูกยกเลิกใช้ ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสยังใช้ในผลิตภัณฑ์ผสมเสร็จบางชนิด แต่มีส่วนแบ่งการตลาดน้อยมาก

3. ตัวชี้วัดประสิทธิภาพหลักของเซลลูโลสอีเธอร์

(1) ความสามารถในการละลาย

เซลลูโลสเป็นสารประกอบโพลีไฮดรอกซีโพลิเมอร์ที่ไม่ละลายและไม่หลอมละลาย หลังจากอีเทอร์ริฟิเคชัน เซลลูโลสจะละลายได้ในน้ำ สารละลายด่างเจือจาง และตัวทำละลายอินทรีย์ และมีคุณสมบัติเทอร์โมพลาสติก ความสามารถในการละลายขึ้นอยู่กับปัจจัยสี่ประการเป็นหลัก ประการแรก ความสามารถในการละลายจะแตกต่างกันไปตามความหนืด ยิ่งความหนืดต่ำ ความสามารถในการละลายก็จะมากขึ้น ประการที่สอง ลักษณะเฉพาะของกลุ่มที่นำเข้าสู่กระบวนการอีเทอร์ริฟิเคชัน ยิ่งกลุ่มที่นำเข้าสู่กระบวนการอีเทอร์ริฟิเคชันมีขนาดใหญ่ ความสามารถในการละลายก็จะยิ่งลดลง ยิ่งกลุ่มที่มีขั้วมากขึ้น เซลลูโลสอีเทอร์ก็จะละลายในน้ำได้ง่ายขึ้น ประการที่สาม ระดับของการแทนที่และการกระจายตัวของกลุ่มอีเทอร์ในโมเลกุลขนาดใหญ่ อีเทอร์เซลลูโลสส่วนใหญ่สามารถละลายในน้ำได้ภายใต้ระดับการแทนที่บางอย่างเท่านั้น ประการที่สี่ ระดับของพอลิเมอไรเซชันของเซลลูโลสอีเทอร์ ยิ่งระดับของพอลิเมอไรเซชันสูงขึ้น ความสามารถในการละลายก็จะยิ่งน้อยลง ยิ่งระดับของพอลิเมอไรเซชันต่ำลง ช่วงของระดับการแทนที่ที่สามารถละลายในน้ำได้ก็จะกว้างขึ้น

(2) การกักเก็บน้ำ

การกักเก็บน้ำเป็นประสิทธิภาพที่สำคัญของเซลลูโลสอีเธอร์ และเป็นประสิทธิภาพที่ผู้ผลิตผงแห้งในประเทศหลายราย โดยเฉพาะในภาคใต้ที่มีอุณหภูมิสูงให้ความสนใจ ปัจจัยที่มีผลต่อผลการกักเก็บน้ำของปูน ได้แก่ ปริมาณเซลลูโลสอีเธอร์ที่เติมลงไป ความหนืด ความละเอียดของอนุภาค และอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมการใช้งาน ยิ่งปริมาณเซลลูโลสอีเธอร์ที่เติมลงไปมากเท่าไร ผลการกักเก็บน้ำก็จะดีขึ้นเท่านั้น ยิ่งความหนืดมากขึ้นเท่าไร ผลการกักเก็บน้ำก็จะดีขึ้นเท่านั้น ยิ่งอนุภาคละเอียดมากขึ้นเท่าไร ผลการกักเก็บน้ำก็จะดีขึ้นเท่านั้น

(3) ความหนืด

ความหนืดเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญของผลิตภัณฑ์เซลลูโลสอีเธอร์ ในปัจจุบัน ผู้ผลิตเซลลูโลสอีเธอร์แต่ละรายใช้วิธีการและเครื่องมือที่แตกต่างกันในการวัดความหนืด สำหรับผลิตภัณฑ์เดียวกัน ผลการวัดความหนืดด้วยวิธีการต่างๆ จะแตกต่างกันมาก และบางวิธีอาจมีค่าความแตกต่างเป็นสองเท่า ดังนั้น เมื่อเปรียบเทียบความหนืด จะต้องดำเนินการระหว่างวิธีการทดสอบเดียวกัน รวมถึงอุณหภูมิ โรเตอร์ ฯลฯ

โดยทั่วไป ยิ่งความหนืดสูงเท่าไหร่ ผลการกักเก็บน้ำก็จะดีขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ยิ่งความหนืดสูงเท่าไร น้ำหนักโมเลกุลของเซลลูโลสอีเธอร์ก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น และการลดลงของความสามารถในการละลายก็จะส่งผลกระทบเชิงลบต่อความแข็งแรงและประสิทธิภาพการก่อสร้างของปูน ยิ่งความหนืดสูงเท่าไร ผลของการทำให้ข้นบนปูนก็จะยิ่งชัดเจนมากขึ้นเท่านั้น แต่ก็ไม่ได้เป็นสัดส่วนโดยตรง ยิ่งความหนืดสูงเท่าไร ปูนเปียกก็จะยิ่งมีความหนืดมากขึ้นเท่านั้น ในระหว่างการก่อสร้าง จะเห็นได้ว่าปูนเปียกเกาะติดกับไม้ขูดและยึดติดกับพื้นผิวได้ดี แต่ไม่ได้ช่วยเพิ่มความแข็งแรงของโครงสร้างของปูนเปียกเอง ในระหว่างการก่อสร้าง ประสิทธิภาพในการป้องกันการหย่อนตัวนั้นไม่ชัดเจน ในทางตรงกันข้าม เมทิลเซลลูโลสอีเธอร์ที่มีความหนืดปานกลางและต่ำบางชนิดแต่ได้รับการดัดแปลงจะมีประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมในการปรับปรุงความแข็งแรงของโครงสร้างของปูนเปียก

(4) ความละเอียดของอนุภาค:

เซลลูโลสอีเธอร์ที่ใช้สำหรับปูนสำเร็จรูปจะต้องเป็นผงที่มีปริมาณน้ำต่ำ และความละเอียดยังต้องใช้ขนาดอนุภาค 20% ถึง 60% น้อยกว่า 63 μm ความละเอียดส่งผลต่อความสามารถในการละลายของเซลลูโลสอีเธอร์ เซลลูโลสอีเธอร์แบบหยาบมักจะอยู่ในรูปของเม็ด ซึ่งกระจายตัวและละลายในน้ำได้ง่ายโดยไม่เกาะตัวกัน แต่ความเร็วในการละลายนั้นช้ามาก ดังนั้นจึงไม่เหมาะสำหรับใช้ในปูนสำเร็จรูป (ผลิตภัณฑ์ในประเทศบางชนิดมีลักษณะเป็นก้อน ไม่กระจายตัวและละลายในน้ำได้ง่าย และมีแนวโน้มที่จะจับตัวเป็นก้อน) ในปูนสำเร็จรูป เซลลูโลสอีเธอร์จะกระจายตัวระหว่างมวลรวม ตัวเติมละเอียด และซีเมนต์และวัสดุประสานอื่นๆ ผงที่ละเอียดเพียงพอเท่านั้นที่จะหลีกเลี่ยงการเกาะตัวกันของเซลลูโลสอีเธอร์เมื่อผสมกับน้ำ เมื่อเติมเซลลูโลสอีเธอร์ลงไปกับน้ำเพื่อละลายการจับตัวเป็นก้อน จะทำให้กระจายและละลายได้ยากมาก

(5) การดัดแปลงเซลลูโลสอีเธอร์

การดัดแปลงเซลลูโลสอีเธอร์เป็นการขยายประสิทธิภาพการทำงานและถือเป็นส่วนที่สำคัญที่สุด คุณสมบัติของเซลลูโลสอีเธอร์สามารถปรับปรุงได้เพื่อเพิ่มคุณสมบัติในการเปียก การกระจายตัว การยึดเกาะ การทำให้ข้น อิมัลชัน การกักเก็บน้ำ และการสร้างฟิล์ม รวมถึงคุณสมบัติการกันน้ำมัน

4. ผลของอุณหภูมิแวดล้อมต่อการกักเก็บน้ำของปูน

การกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเธอร์จะลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ในการใช้งานจริงของวัสดุ ปูนมักจะถูกนำไปใช้กับพื้นผิวที่ร้อนที่อุณหภูมิสูง (สูงกว่า 40°C) ในสภาพแวดล้อมต่างๆ การลดลงของการกักเก็บน้ำส่งผลให้ประสิทธิภาพการทำงานและความต้านทานการแตกร้าวลดลงอย่างเห็นได้ชัด การพึ่งพาอุณหภูมิยังคงทำให้คุณสมบัติของปูนอ่อนแอลง และการลดอิทธิพลของปัจจัยอุณหภูมิภายใต้เงื่อนไขนี้ถือเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง สูตรปูนได้รับการปรับอย่างเหมาะสม และมีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญหลายประการในสูตรตามฤดูกาล แม้ว่าจะเพิ่มปริมาณ (สูตรฤดูร้อน) แต่ประสิทธิภาพการทำงานและความต้านทานการแตกร้าวยังคงไม่สามารถตอบสนองความต้องการในการใช้งานได้ ซึ่งต้องใช้การบำบัดพิเศษบางอย่างสำหรับเซลลูโลสอีเธอร์ เช่น การเพิ่มระดับของอีเธอร์ เป็นต้น เพื่อให้ได้ผลการกักเก็บน้ำที่อุณหภูมิสูงพอสมควร ปูนจะคงประสิทธิภาพไว้ได้ดีขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูง จึงให้ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นในสภาวะที่รุนแรง

5. การประยุกต์ใช้ในปูนผสมเสร็จ

ในปูนสำเร็จรูป เซลลูโลสอีเธอร์มีบทบาทในการกักเก็บน้ำ ทำให้มีความหนืดมากขึ้น และปรับปรุงประสิทธิภาพการก่อสร้าง ประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำที่ดีทำให้ปูนไม่เกิดการขัด ผง และการลดความแข็งแรงเนื่องจากน้ำไม่เพียงพอและการเติมความชื้นที่ไม่สมบูรณ์ ผลของการทำให้มีความหนืดจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงของโครงสร้างของปูนเปียกได้อย่างมาก การเติมเซลลูโลสอีเธอร์สามารถปรับปรุงความหนืดของปูนเปียกได้อย่างมีนัยสำคัญ และมีความหนืดที่ดีต่อพื้นผิวต่างๆ จึงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของผนังของปูนเปียกและลดของเสีย นอกจากนี้ บทบาทของเซลลูโลสอีเธอร์ในผลิตภัณฑ์ต่างๆ ก็แตกต่างกันด้วย ตัวอย่างเช่น ในกาวติดกระเบื้อง เซลลูโลสอีเธอร์สามารถเพิ่มเวลาเปิดและปรับเวลาได้ ในปูนฉีดพ่นเชิงกล เซลลูโลสอีเธอร์สามารถปรับปรุงความแข็งแรงของโครงสร้างของปูนเปียกได้ ในการปรับระดับด้วยตนเอง เซลลูโลสอีเธอร์สามารถป้องกันการทรุดตัว การแยกตัว และการแบ่งชั้น ดังนั้น เซลลูโลสอีเธอร์จึงถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในปูนผงแห้งในฐานะสารเติมแต่งที่สำคัญ