Phụ gia đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất của vữa trộn khô, nhưng việc bổ sung vữa trộn khô làm cho chi phí vật liệu của sản phẩm vữa trộn khô cao hơn đáng kể so với vữa truyền thống, chiếm hơn 40% chi phí vật liệu trong vữa trộn khô.
Dựa trên những lý do trên, bài báo này phân tích và so sánh một số tính chất cơ bản của các loại phụ gia thường dùng, trên cơ sở đó nghiên cứu tính năng của sản phẩm vữa trộn khô có sử dụng phụ gia.
1. Chất giữ nước
Chất giữ nước là phụ gia quan trọng giúp cải thiện hiệu suất giữ nước của vữa trộn khô và cũng là một trong những phụ gia quan trọng quyết định chi phí vật liệu vữa trộn khô.
1.1 Ete xenluloza
Cellulose ether là thuật ngữ chung cho một loạt các sản phẩm được tạo ra bởi phản ứng của cellulose kiềm và tác nhân ether hóa trong một số điều kiện nhất định. Cellulose kiềm được thay thế bằng các tác nhân ether hóa khác nhau để thu được các ether cellulose khác nhau. Theo tính chất ion hóa của các chất thay thế, ether cellulose có thể được chia thành hai loại: ion (như carboxylmethyl cellulose) và không ion (như methyl cellulose). Theo loại chất thay thế, ether cellulose có thể được chia thành monoether (như methyl cellulose) và ether hỗn hợp (như hydroxypropyl methyl cellulose). Theo độ hòa tan khác nhau, nó có thể được chia thành tan trong nước (như hydroxyethyl cellulose) và tan trong dung môi hữu cơ (như etyl cellulose), v.v. Vữa trộn khô chủ yếu là cellulose tan trong nước, và cellulose tan trong nước được chia thành loại hòa tan tức thời và loại hòa tan chậm được xử lý bề mặt.
Cơ chế hoạt động của ete xenlulozơ trong vữa như sau:
(1) Sau khi ete cellulose trong vữa hòa tan trong nước, nhờ hoạt động bề mặt mà vật liệu xi măng được phân phối hiệu quả và đồng đều trong hệ thống, ete cellulose, như một chất keo bảo vệ, “bao bọc” các hạt rắn và tạo thành một lớp màng bôi trơn trên bề mặt ngoài của nó, giúp hệ thống vữa ổn định hơn, đồng thời cải thiện tính lưu động của vữa trong quá trình trộn và độ mịn của quá trình thi công.
(2) Do cấu trúc phân tử riêng của nó, dung dịch ete xenlulo làm cho nước trong vữa không dễ mất đi và giải phóng dần dần trong thời gian dài, mang lại cho vữa khả năng giữ nước và khả năng thi công tốt.
1.1.1 Công thức phân tử của metyl xenlulozơ (MC) [C6H7O2(OH)3-h(OCH3)n]x
Sau khi bông tinh chế được xử lý bằng kiềm, ete cellulose được sản xuất thông qua một loạt các phản ứng với metan clorua làm tác nhân ete hóa. Nói chung, mức độ thay thế là 1,6 ~ 2,0 và độ hòa tan cũng khác nhau theo các mức độ thay thế khác nhau. Nó thuộc về ete cellulose không ion.
(1) Methylcellulose hòa tan trong nước lạnh, và sẽ khó hòa tan trong nước nóng. Dung dịch nước của nó rất ổn định trong phạm vi pH = 3 ~ 12. Nó có khả năng tương thích tốt với tinh bột, guar gum, v.v. và nhiều chất hoạt động bề mặt. Khi nhiệt độ đạt đến nhiệt độ gel hóa, quá trình gel hóa xảy ra.
(2) Độ giữ nước của metyl xenluloza phụ thuộc vào lượng bổ sung, độ nhớt, độ mịn của hạt và tốc độ hòa tan. Nhìn chung, nếu lượng bổ sung lớn, độ mịn nhỏ, độ nhớt lớn, tốc độ giữ nước cao. Trong số đó, lượng bổ sung có tác động lớn nhất đến tốc độ giữ nước và mức độ nhớt không tỷ lệ thuận với mức độ tốc độ giữ nước. Tốc độ hòa tan chủ yếu phụ thuộc vào mức độ biến đổi bề mặt của các hạt xenluloza và độ mịn của hạt. Trong số các ete xenluloza trên, metyl xenluloza và hydroxypropyl metyl xenluloza có tốc độ giữ nước cao hơn.
(3) Nhiệt độ thay đổi sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến tỷ lệ giữ nước của metyl xenluloza. Nhìn chung, nhiệt độ càng cao thì khả năng giữ nước càng kém. Nếu nhiệt độ vữa vượt quá 40°C, khả năng giữ nước của metyl xenluloza sẽ giảm đáng kể, ảnh hưởng nghiêm trọng đến quá trình thi công vữa.
(4) Methyl cellulose có tác dụng đáng kể đến quá trình thi công và bám dính của vữa. “Độ bám dính” ở đây là lực bám dính giữa dụng cụ thi công của công nhân và nền tường, tức là khả năng chịu cắt của vữa. Độ bám dính cao, khả năng chịu cắt của vữa lớn, cường độ mà công nhân cần trong quá trình sử dụng cũng lớn, hiệu suất thi công của vữa kém. Độ bám dính của Methyl cellulose ở mức trung bình trong các sản phẩm ether cellulose.
1.1.2 Công thức phân tử của hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) là [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m,OCH2CH(OH)CH3]n]x
Hydroxypropyl methylcellulose là một loại cellulose có sản lượng và mức tiêu thụ tăng nhanh trong những năm gần đây. Đây là ete hỗn hợp cellulose không ion được tạo ra từ bông tinh chế sau khi kiềm hóa, sử dụng propylen oxit và methyl chloride làm tác nhân ete hóa, thông qua một loạt các phản ứng. Mức độ thay thế thường là 1,2~2,0. Các tính chất của nó khác nhau do tỷ lệ hàm lượng methoxyl và hàm lượng hydroxypropyl khác nhau.
(1) Hydroxypropyl methylcellulose dễ tan trong nước lạnh, và sẽ gặp khó khăn khi hòa tan trong nước nóng. Nhưng nhiệt độ gel hóa của nó trong nước nóng cao hơn đáng kể so với methyl cellulose. Độ hòa tan trong nước lạnh cũng được cải thiện rất nhiều so với methyl cellulose.
(2) Độ nhớt của hydroxypropyl methylcellulose liên quan đến trọng lượng phân tử của nó, trọng lượng phân tử càng lớn thì độ nhớt càng cao. Nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến độ nhớt của nó, khi nhiệt độ tăng, độ nhớt giảm. Tuy nhiên, độ nhớt cao của nó có tác dụng nhiệt độ thấp hơn methyl cellulose. Dung dịch của nó ổn định khi được bảo quản ở nhiệt độ phòng.
(3) Khả năng giữ nước của hydroxypropyl methylcellulose phụ thuộc vào lượng bổ sung, độ nhớt, v.v. và tốc độ giữ nước của nó dưới cùng một lượng bổ sung cao hơn so với methyl cellulose.
(4) Hydroxypropyl methylcellulose ổn định với axit và kiềm, dung dịch nước của nó rất ổn định trong phạm vi pH = 2 ~ 12. Xút và nước vôi có ít ảnh hưởng đến hiệu suất của nó, nhưng kiềm có thể tăng tốc độ hòa tan và tăng độ nhớt của nó. Hydroxypropyl methylcellulose ổn định với muối thông thường, nhưng khi nồng độ dung dịch muối cao, độ nhớt của dung dịch hydroxypropyl methylcellulose có xu hướng tăng lên.
(5) Hydroxypropyl methylcellulose có thể được trộn với các hợp chất polyme hòa tan trong nước để tạo thành dung dịch có độ nhớt đồng đều và cao hơn. Chẳng hạn như polyvinyl alcohol, ete tinh bột, kẹo cao su thực vật, v.v.
(6) Hydroxypropyl methylcellulose có khả năng chống lại enzyme tốt hơn methylcellulose và dung dịch của nó ít có khả năng bị enzyme phân hủy hơn methylcellulose.
(7) Độ bám dính của hydroxypropyl methylcellulose vào kết cấu vữa cao hơn methylcellulose.
1.1.3 Hydroxyethylcellulose (HEC)
Được làm từ bông tinh chế xử lý bằng kiềm, phản ứng với etylen oxit làm tác nhân ete hóa khi có mặt axeton. Mức độ thay thế thường là 1,5~2,0. Có tính ưa nước mạnh, dễ hấp thụ độ ẩm.
(1) Hydroxyethyl cellulose hòa tan trong nước lạnh, nhưng khó hòa tan trong nước nóng. Dung dịch của nó ổn định ở nhiệt độ cao mà không bị đông lại. Nó có thể được sử dụng trong thời gian dài ở nhiệt độ cao trong vữa, nhưng khả năng giữ nước của nó thấp hơn methyl cellulose.
(2) Hydroxyethyl cellulose ổn định với axit và kiềm nói chung. Kiềm có thể đẩy nhanh quá trình hòa tan và tăng nhẹ độ nhớt của nó. Độ phân tán của nó trong nước kém hơn một chút so với methyl cellulose và hydroxypropyl methyl cellulose.
(3) Hydroxyethyl cellulose có hiệu suất chống chảy xệ tốt đối với vữa, nhưng thời gian đông cứng của xi măng lại lâu hơn.
1.1.4 Carboxymethylcellulose (CMC) [C6H7O2(OH)2och2COONa]n
Ete cellulose ion được làm từ sợi tự nhiên (bông, v.v.) sau khi xử lý kiềm, sử dụng natri monochloroacetate làm tác nhân ete hóa và trải qua một loạt các phản ứng xử lý. Mức độ thay thế nói chung là 0,4 ~ 1,4 và hiệu suất của nó bị ảnh hưởng rất lớn bởi mức độ thay thế.
(1) Carboxymethyl cellulose hút ẩm nhiều hơn và sẽ chứa nhiều nước hơn khi được bảo quản trong điều kiện thông thường.
(2) Dung dịch nước carboxymethyl cellulose sẽ không tạo gel, độ nhớt sẽ giảm khi nhiệt độ tăng. Khi nhiệt độ vượt quá 50°C, độ nhớt là không thể đảo ngược.
(3) Độ ổn định của nó bị ảnh hưởng rất lớn bởi độ pH. Nói chung, nó có thể được sử dụng trong vữa gốc thạch cao, nhưng không phải trong vữa gốc xi măng. Khi có tính kiềm cao, nó mất độ nhớt.
(4) Khả năng giữ nước của nó thấp hơn nhiều so với methyl cellulose. Nó có tác dụng làm chậm vữa gốc thạch cao và làm giảm cường độ của vữa. Tuy nhiên, giá của carboxymethyl cellulose thấp hơn đáng kể so với methyl cellulose.
Thời gian đăng: 23-03-2023