Cellulose ether là một phụ gia vật liệu xây dựng quan trọng, được sử dụng rộng rãi trong vữa xây dựng, bột trét, lớp phủ và các sản phẩm khác để cải thiện các tính chất vật lý và hiệu suất xây dựng của vật liệu. Các thành phần chính của cellulose ether bao gồm cấu trúc cơ bản của cellulose và các chất thay thế được đưa vào bằng cách biến đổi hóa học, mang lại cho nó khả năng hòa tan, làm đặc, giữ nước và các đặc tính lưu biến độc đáo.
1. Cấu trúc cơ bản của xenlulozơ
Cellulose là một trong những polysaccharides phổ biến nhất trong tự nhiên, chủ yếu có nguồn gốc từ sợi thực vật. Nó là thành phần cốt lõi của ether cellulose và quyết định cấu trúc và tính chất cơ bản của nó. Các phân tử cellulose bao gồm các đơn vị glucose được kết nối bởi các liên kết β-1,4-glycosidic để tạo thành một cấu trúc chuỗi dài. Cấu trúc tuyến tính này mang lại cho cellulose độ bền cao và trọng lượng phân tử cao, nhưng độ hòa tan trong nước của nó kém. Để cải thiện độ hòa tan trong nước của cellulose và thích ứng với nhu cầu của vật liệu xây dựng, cellulose cần được biến đổi về mặt hóa học.
2. Các chất thay thế-thành phần chính của phản ứng ete hóa
Các tính chất độc đáo của ete cellulose chủ yếu đạt được nhờ các chất thay thế được đưa vào bởi phản ứng ete hóa giữa nhóm hydroxyl (-OH) của cellulose và các hợp chất ete. Các chất thay thế phổ biến bao gồm methoxy (-OCH₃), ethoxy (-OC₂H₅) và hydroxypropyl (-CH₂CHOHCH₃). Việc đưa vào các chất thay thế này làm thay đổi độ hòa tan, độ đặc và khả năng giữ nước của cellulose. Theo các chất thay thế khác nhau được đưa vào, ete cellulose có thể được chia thành methyl cellulose (MC), hydroxyethyl cellulose (HEC), hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC) và các loại khác.
Methyl cellulose (MC): Methyl cellulose được hình thành bằng cách đưa nhóm thế methyl (-OCH₃) vào nhóm hydroxyl trong phân tử cellulose. Ether cellulose này có khả năng hòa tan trong nước và làm đặc tốt và được sử dụng rộng rãi trong vữa khô, chất kết dính và lớp phủ. MC có khả năng giữ nước tuyệt vời và giúp giảm mất nước trong vật liệu xây dựng, đảm bảo độ bám dính và cường độ của vữa và bột trét.
Hydroxyethyl cellulose (HEC): Hydroxyethyl cellulose được hình thành bằng cách đưa vào các chất thay thế hydroxyethyl (-OC₂H₅), làm cho nó hòa tan trong nước và chống muối tốt hơn. HEC thường được sử dụng trong các lớp phủ gốc nước, sơn latex và phụ gia xây dựng. Nó có đặc tính làm đặc và tạo màng tuyệt vời và có thể cải thiện đáng kể hiệu suất xây dựng của vật liệu.
Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC): Hydroxypropyl methylcellulose được hình thành bằng cách đưa đồng thời hydroxypropyl (-CH₂CHOHCH₃) và nhóm thế methyl vào. Loại ete cellulose này thể hiện khả năng giữ nước, bôi trơn và vận hành tuyệt vời trong các vật liệu xây dựng như vữa khô, keo dán gạch và hệ thống cách nhiệt tường ngoài. HPMC cũng có khả năng chịu nhiệt và chống băng giá tốt, do đó có thể cải thiện hiệu suất của vật liệu xây dựng trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt.
3. Độ hòa tan trong nước và độ đặc
Độ hòa tan trong nước của ete cellulose phụ thuộc vào loại và mức độ thay thế của chất thế (tức là số lượng nhóm hydroxyl được thay thế trên mỗi đơn vị glucose). Mức độ thay thế thích hợp cho phép các phân tử cellulose tạo thành dung dịch đồng nhất trong nước, mang lại cho vật liệu tính chất làm đặc tốt. Trong vật liệu xây dựng, ete cellulose làm chất làm đặc có thể làm tăng độ nhớt của vữa, ngăn ngừa sự phân tầng và phân tách của vật liệu, do đó cải thiện hiệu suất xây dựng.
4. Giữ nước
Khả năng giữ nước của ete cellulose rất quan trọng đối với chất lượng vật liệu xây dựng. Trong các sản phẩm như vữa và bột trét, ete cellulose có thể tạo thành một lớp màng nước dày đặc trên bề mặt vật liệu để ngăn nước bốc hơi quá nhanh, do đó kéo dài thời gian mở và khả năng vận hành của vật liệu. Điều này đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện độ bền liên kết và ngăn ngừa nứt.
5. Tính lưu biến và hiệu suất xây dựng
Việc bổ sung ete cellulose cải thiện đáng kể tính chất lưu biến của vật liệu xây dựng, tức là hành vi chảy và biến dạng của vật liệu dưới tác động của ngoại lực. Nó có thể cải thiện khả năng giữ nước và độ bôi trơn của vữa, tăng khả năng bơm và dễ thi công vật liệu. Trong quá trình thi công như phun, cạo và xây, ete cellulose giúp giảm sức cản và nâng cao hiệu quả công việc, đồng thời đảm bảo lớp phủ đồng đều mà không bị chảy xệ.
6. Khả năng tương thích và bảo vệ môi trường
Cellulose ether có khả năng tương thích tốt với nhiều loại vật liệu xây dựng, bao gồm xi măng, thạch cao, vôi, v.v. Trong quá trình xây dựng, nó sẽ không phản ứng bất lợi với các thành phần hóa học khác để đảm bảo tính ổn định của vật liệu. Ngoài ra, cellulose ether là một chất phụ gia xanh và thân thiện với môi trường, chủ yếu có nguồn gốc từ sợi thực vật tự nhiên, không gây hại cho môi trường và đáp ứng các yêu cầu bảo vệ môi trường của vật liệu xây dựng hiện đại.
7. Các thành phần biến đổi khác
Để cải thiện hơn nữa hiệu suất của ete cellulose, các thành phần biến đổi khác có thể được đưa vào sản xuất thực tế. Ví dụ, một số nhà sản xuất sẽ tăng cường khả năng chống nước và chống chịu thời tiết của ete cellulose bằng cách kết hợp với silicon, parafin và các chất khác. Việc bổ sung các thành phần biến đổi này thường là để đáp ứng các yêu cầu ứng dụng cụ thể, chẳng hạn như tăng khả năng chống thấm và độ bền của vật liệu trong lớp phủ tường ngoài hoặc vữa chống thấm.
Là một thành phần quan trọng trong vật liệu xây dựng, ete cellulose có nhiều đặc tính chức năng, bao gồm làm đặc, giữ nước và cải thiện tính chất lưu biến. Các thành phần chính của nó là cấu trúc cơ bản cellulose và các chất thay thế được đưa vào bởi phản ứng ete hóa. Các loại ete cellulose khác nhau có các ứng dụng và hiệu suất khác nhau trong vật liệu xây dựng do sự khác biệt về chất thay thế của chúng. Ether cellulose không chỉ có thể cải thiện hiệu suất xây dựng của vật liệu mà còn cải thiện chất lượng tổng thể và tuổi thọ của các tòa nhà. Do đó, ete cellulose có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong các vật liệu xây dựng hiện đại.
Thời gian đăng: 18-09-2024