เซลลูโลสอีเธอร์ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพปูนได้อย่างไร

กลุ่มไฮดรอกซิลบนเซลลูโลสอีเธอร์โมเลกุลและอะตอมออกซิเจนบนพันธะอีเธอร์จะสร้างพันธะไฮโดรเจนกับโมเลกุลของน้ำ ทำให้น้ำอิสระกลายเป็นน้ำที่ถูกผูกมัด จึงมีบทบาทสำคัญในการกักเก็บน้ำ การแพร่กระจายซึ่งกันและกันระหว่างโมเลกุลของน้ำและโซ่โมเลกุลเซลลูโลสอีเธอร์ทำให้โมเลกุลของน้ำสามารถเข้าไปในโซ่โมเลกุลขนาดใหญ่ของเซลลูโลสอีเธอร์ได้ และอยู่ภายใต้ข้อจำกัดที่เข้มงวด จึงทำให้เกิดน้ำอิสระและน้ำที่พันกัน ซึ่งช่วยปรับปรุงการกักเก็บน้ำของสารละลายซีเมนต์ เซลลูโลสอีเธอร์ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติการไหล โครงสร้างเครือข่ายที่มีรูพรุน และแรงดันออสโมซิสของสารละลายซีเมนต์สด หรือคุณสมบัติในการสร้างฟิล์มของเซลลูโลสอีเธอร์ขัดขวางการแพร่ของน้ำ

การกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเธอร์เองมาจากความสามารถในการละลายและการขาดน้ำของเซลลูโลสอีเธอร์เอง ความสามารถในการดูดซับน้ำของกลุ่มไฮดรอกซิลเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอที่จะชดเชยพันธะไฮโดรเจนที่แข็งแกร่งและแรงแวนเดอร์วาลส์ระหว่างโมเลกุล ดังนั้น จึงพองตัวได้เท่านั้นแต่ไม่ละลายในน้ำ เมื่อตัวแทนถูกนำเข้าสู่ห่วงโซ่โมเลกุล ไม่เพียงแต่ตัวแทนจะทำลายห่วงโซ่ไฮโดรเจนเท่านั้น แต่พันธะไฮโดรเจนระหว่างห่วงโซ่ก็ถูกทำลายด้วยเช่นกันเนื่องจากตัวแทนแทรกอยู่ระหว่างห่วงโซ่ที่อยู่ติดกัน ยิ่งตัวแทนมีขนาดใหญ่ ระยะห่างระหว่างโมเลกุลก็จะยิ่งมากขึ้น และผลของการทำลายพันธะไฮโดรเจนก็จะยิ่งมากขึ้น หลังจากที่โครงตาข่ายเซลลูโลสพองตัว สารละลายก็จะเข้าไป และเซลลูโลสอีเธอร์ก็จะละลายน้ำได้ ทำให้เกิดสารละลายที่มีความหนืดสูง ซึ่งจากนั้นก็มีบทบาทในการกักเก็บน้ำ

ปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำ:
ความหนืด: ยิ่งความหนืดของเซลลูโลสอีเธอร์สูงขึ้น ประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำก็จะดีขึ้น แต่ยิ่งความหนืดสูงขึ้น น้ำหนักโมเลกุลสัมพันธ์ของเซลลูโลสอีเธอร์ก็จะสูงขึ้นตามไปด้วย และความสามารถในการละลายก็จะลดลงตามไปด้วย ซึ่งส่งผลเสียต่อความเข้มข้นและประสิทธิภาพการก่อสร้างของปูน โดยทั่วไปแล้ว สำหรับผลิตภัณฑ์เดียวกัน ผลการวัดความหนืดด้วยวิธีการต่าง ๆ จะแตกต่างกันมาก ดังนั้นเมื่อเปรียบเทียบความหนืด จะต้องดำเนินการระหว่างวิธีการทดสอบเดียวกัน (รวมถึงอุณหภูมิ โรเตอร์ ฯลฯ)

ปริมาณการเติม: ยิ่งเติมเซลลูโลสอีเธอร์ลงในปูนมากเท่าไร ประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำก็จะดีขึ้นเท่านั้น โดยปกติแล้ว การเติมเซลลูโลสอีเธอร์ในปริมาณเล็กน้อยสามารถปรับปรุงอัตราการกักเก็บน้ำของปูนได้อย่างมาก เมื่อปริมาณถึงระดับหนึ่ง แนวโน้มของอัตราการกักเก็บน้ำที่เพิ่มขึ้นจะช้าลง

ความละเอียดของอนุภาค: ยิ่งอนุภาคละเอียดมากเท่าไร การกักเก็บน้ำก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น เมื่ออนุภาคขนาดใหญ่ของเซลลูโลสอีเธอร์สัมผัสกับน้ำ พื้นผิวจะละลายทันทีและสร้างเจลเพื่อห่อหุ้มวัสดุเพื่อป้องกันไม่ให้โมเลกุลของน้ำแทรกซึมต่อไป บางครั้ง การกวนเป็นเวลานานก็ไม่สามารถทำให้การกระจายและการละลายสม่ำเสมอได้ จึงเกิดเป็นสารละลายตกตะกอนขุ่นหรือการรวมกลุ่ม ซึ่งส่งผลต่อการกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเธอร์อย่างมาก ความสามารถในการละลายเป็นหนึ่งในปัจจัยในการคัดเลือกเซลลูโลสอีเธอร์ ความละเอียดยังเป็นตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพของเมทิลเซลลูโลสอีเธอร์ที่สำคัญ ความละเอียดส่งผลต่อความสามารถในการละลายของเมทิลเซลลูโลสอีเธอร์ โดยทั่วไปแล้ว MC ที่มีขนาดหยาบจะเป็นเม็ดและสามารถละลายในน้ำได้ง่ายโดยไม่ต้องรวมกลุ่ม แต่การละลายจะช้ามากและไม่เหมาะสำหรับใช้ในปูนแห้ง

อุณหภูมิ: เมื่ออุณหภูมิแวดล้อมสูงขึ้น การกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเธอร์มักจะลดลง แต่เซลลูโลสอีเธอร์ที่ดัดแปลงบางชนิดก็สามารถกักเก็บน้ำได้ดีภายใต้สภาวะอุณหภูมิสูงเช่นกัน เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ไฮเดรชั่นของพอลิเมอร์จะอ่อนตัวลง และน้ำระหว่างโซ่จะถูกขับออกไป เมื่อการคายน้ำเพียงพอ โมเลกุลจะเริ่มรวมตัวกันเพื่อสร้างเจลโครงสร้างเครือข่ายสามมิติ
โครงสร้างโมเลกุล: เซลลูโลสอีเธอร์ที่มีการแทนที่ต่ำกว่าจะมีการกักเก็บน้ำได้ดีกว่า

การทำให้ข้นและข้นหนืด

การทำให้ข้น:
ผลกระทบต่อความสามารถในการยึดเกาะและประสิทธิภาพป้องกันการหย่อนคล้อย: เซลลูโลสอีเธอร์ทำให้ปูนเปียกมีความหนืดดีเยี่ยม ซึ่งสามารถเพิ่มความสามารถในการยึดเกาะของปูนเปียกกับชั้นฐานได้อย่างมีนัยสำคัญและปรับปรุงประสิทธิภาพป้องกันการหย่อนคล้อยของปูน มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในปูนฉาบ ปูนยึดกระเบื้อง และระบบฉนวนผนังภายนอก 3
ผลกระทบต่อความเป็นเนื้อเดียวกันของวัสดุ: ผลกระทบต่อการเพิ่มความหนาของเซลลูโลสอีเธอร์ยังสามารถเพิ่มความสามารถในการป้องกันการกระจายและความเป็นเนื้อเดียวกันของวัสดุที่ผสมสดใหม่ ป้องกันการแบ่งชั้นของวัสดุ การแยกตัว และการซึมของน้ำ และสามารถใช้ในคอนกรีตไฟเบอร์ คอนกรีตใต้น้ำ และคอนกรีตอัดแน่นด้วยตัวเอง

ที่มาและอิทธิพลของเอฟเฟกต์การทำให้ข้น: เอฟเฟกต์การทำให้ข้นของเซลลูโลสอีเธอร์บนวัสดุที่ใช้ปูนซีเมนต์มาจากความหนืดของสารละลายเซลลูโลสอีเธอร์ ภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน ยิ่งความหนืดของเซลลูโลสอีเธอร์สูงขึ้น วัสดุที่ใช้ปูนซีเมนต์ดัดแปลงก็จะมีความหนืดมากขึ้น แต่หากความหนืดสูงเกินไป ก็จะส่งผลต่อการไหลและการทำงานของวัสดุ (เช่น การยึดติดกับมีดฉาบปูน) ปูนปรับระดับและคอนกรีตอัดแน่นด้วยตัวเองที่มีความต้องการการไหลสูงนั้นต้องการความหนืดของเซลลูโลสอีเธอร์ที่ต่ำมาก นอกจากนี้ เอฟเฟกต์การทำให้ข้นของเซลลูโลสอีเธอร์ยังจะเพิ่มความต้องการน้ำของวัสดุที่ใช้ปูนซีเมนต์และเพิ่มผลผลิตของปูนอีกด้วย

ความหนืด:
สารละลายเซลลูโลสอีเธอร์ที่มีความหนืดสูงในน้ำจะมีความหนืดสูง ซึ่งเป็นลักษณะสำคัญของเซลลูโลสอีเธอร์ด้วย สารละลายเมทิลเซลลูโลสในน้ำมักมีความเป็นพลาสติกเทียมและมีความลื่นไหลไม่เหนียวเหนอะหนะต่ำกว่าอุณหภูมิเจล แต่แสดงคุณสมบัติการไหลแบบนิวโทเนียนที่อัตราการเฉือนต่ำ ความเป็นพลาสติกเทียมจะเพิ่มขึ้นตามน้ำหนักโมเลกุลหรือความเข้มข้นของเซลลูโลสอีเธอร์ที่เพิ่มขึ้น และไม่เกี่ยวข้องกับประเภทของสารแทนที่และระดับของการแทนที่ ดังนั้น เซลลูโลสอีเธอร์ที่มีเกรดความหนืดเท่ากัน ไม่ว่าจะเป็น MC, HPMC หรือ HEMC จะแสดงคุณสมบัติการไหลแบบเดียวกันเสมอ ตราบใดที่ความเข้มข้นและอุณหภูมิคงที่ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น จะเกิดเจลโครงสร้างและการไหลแบบเหนียวเหนอะหนะสูง เซลลูโลสอีเธอร์ที่มีความเข้มข้นสูงและความหนืดต่ำจะแสดงความหนืดแม้ต่ำกว่าอุณหภูมิเจล คุณสมบัตินี้มีประโยชน์อย่างมากในการปรับการปรับระดับและการหย่อนของปูนก่อสร้างในระหว่างการก่อสร้าง

การดูดอากาศ
หลักการและผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงาน: เซลลูโลสอีเธอร์มีผลในการกักเก็บอากาศในวัสดุซีเมนต์สดอย่างมีนัยสำคัญ เซลลูโลสอีเธอร์มีทั้งกลุ่มที่ชอบน้ำ (กลุ่มไฮดรอกซิล กลุ่มอีเธอร์) และกลุ่มไม่ชอบน้ำ (กลุ่มเมทิล วงแหวนกลูโคส) เป็นสารลดแรงตึงผิวที่มีกิจกรรมบนพื้นผิว จึงมีผลในการกักเก็บอากาศ ผลของกักเก็บอากาศจะทำให้เกิดผลเป็นลูกบอล ซึ่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานของวัสดุที่ผสมใหม่ เช่น เพิ่มความเป็นพลาสติกและความเรียบของปูนในระหว่างการทำงาน ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการแพร่กระจายของปูน นอกจากนี้ยังจะเพิ่มผลผลิตของปูนและลดต้นทุนการผลิตปูน

ผลกระทบต่อคุณสมบัติเชิงกล: ผลกระทบจากการดูดอากาศเข้ามาจะเพิ่มรูพรุนของวัสดุที่แข็งตัวและลดคุณสมบัติเชิงกล เช่น ความแข็งแกร่งและโมดูลัสของความยืดหยุ่น

ผลกระทบต่อความลื่นไหล: ในฐานะของสารลดแรงตึงผิว เซลลูโลสอีเธอร์ยังมีผลต่อการทำให้เปียกหรือหล่อลื่นอนุภาคซีเมนต์ ซึ่งเมื่อรวมกับผลกระทบในการกักเก็บอากาศ จะเพิ่มความลื่นไหลของวัสดุที่ใช้ซีเมนต์ แต่ผลกระทบจากการทำให้ข้นจะลดความลื่นไหลลง ผลกระทบของเซลลูโลสอีเธอร์ต่อความลื่นไหลของวัสดุที่ใช้ซีเมนต์นั้นเป็นผลรวมของผลกระทบในการทำให้พลาสติกและการทำให้ข้น โดยทั่วไป เมื่อปริมาณเซลลูโลสอีเธอร์ต่ำมาก ผลกระทบดังกล่าวจะแสดงออกมาเป็นผลกระทบในการทำให้พลาสติกหรือการลดน้ำเป็นหลัก เมื่อปริมาณสูง ผลกระทบในการทำให้พลาสติกของเซลลูโลสอีเธอร์จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และผลกระทบในการกักเก็บอากาศจะมีแนวโน้มที่จะอิ่มตัว จึงแสดงออกมาเป็นการทำให้พลาสติกหรือความต้องการน้ำเพิ่มขึ้น