کاربرد اتر سلولز در مواد پایه سیمانی

1 مقدمه
چین بیش از 20 سال است که ملات مخلوط آماده را تبلیغ می کند. به ویژه در سال های اخیر، ادارات مربوطه دولتی ملی به توسعه ملات آماده اهمیت داده و سیاست های تشویقی را صادر کرده اند. در حال حاضر بیش از 10 استان و شهرداری در کشور وجود دارد که از ملات آماده استفاده کرده اند. بیش از 60٪، بیش از 800 شرکت ملات مخلوط آماده بالاتر از مقیاس معمولی، با ظرفیت طراحی سالانه 274 میلیون تن وجود دارد. در سال 2021، تولید سالانه ملات آماده معمولی 62.02 میلیون تن بود.

در طول فرآیند ساخت، ملات اغلب آب زیادی از دست می دهد و زمان و آب کافی برای هیدراته شدن ندارد و در نتیجه استحکام ناکافی و ترک خوردن خمیر سیمان پس از سفت شدن ایجاد می شود. اتر سلولزی یک ترکیب پلیمری رایج در ملات مخلوط خشک است. این عملکردهای حفظ آب، ضخیم شدن، عقب ماندگی و حباب هوا را دارد و می تواند عملکرد ملات را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد.

برای اینکه ملات نیازهای حمل و نقل را برآورده کند و مشکلات ترک خوردگی و استحکام پیوند کم را حل کند، افزودن اتر سلولز به ملات اهمیت زیادی دارد. این مقاله به طور خلاصه به معرفی خصوصیات اتر سلولز و تأثیر آن بر عملکرد مواد پایه سیمانی می پردازد تا بتواند به حل مشکلات فنی مربوط به ملات آماده کمک کند.

2 مقدمه ای بر اتر سلولز
اتر سلولز (سلولز اتر) از طریق واکنش اتریفیکاسیون یک یا چند عامل اتریفیکاسیون و آسیاب خشک از سلولز ساخته می شود.

2.1 طبقه بندی اترهای سلولزی
با توجه به ساختار شیمیایی جایگزین های اتر، اترهای سلولزی را می توان به اترهای آنیونی، کاتیونی و غیریونی تقسیم کرد. اترهای سلولز یونی عمدتاً شامل اتر کربوکسی متیل سلولز (CMC) هستند. اترهای سلولز غیر یونی عمدتاً شامل اتر متیل سلولز (MC)، اتر هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC) و اتر فیبر هیدروکسی اتیل (HC) و غیره است. اترهای غیر یونی به اترهای محلول در آب و اترهای محلول در روغن تقسیم می شوند. اترهای غیر یونی محلول در آب عمدتاً در محصولات ملات استفاده می شوند. در حضور یون های کلسیم، اترهای سلولز یونی ناپایدار هستند، بنابراین به ندرت در محصولات ملات مخلوط خشک که از سیمان، آهک خرد شده و غیره به عنوان مواد سیمانی استفاده می شود، استفاده می شود. اترهای سلولز غیر یونی محلول در آب به دلیل پایداری تعلیق و اثر حفظ آب به طور گسترده در صنعت مصالح ساختمانی استفاده می شوند.
با توجه به عوامل مختلف اتریفیکاسیون انتخاب شده در فرآیند اتریفیکاسیون، محصولات اتر سلولز شامل متیل سلولز، هیدروکسی اتیل سلولز، هیدروکسی اتیل متیل سلولز، سیانو اتیل سلولز، کربوکسی متیل سلولز، اتیل سلولز، بنزیل سلولز، کربوکسی متیل سلولز، هیدروکسی متیل سلولز، هیدروکسی اتیل سلولز می باشد. بنزیل سیانو اتیل سلولز و فنیل سلولز.

اترهای سلولزی مورد استفاده در ملات معمولاً شامل متیل سلولز اتر (MC)، هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC)، اتر هیدروکسی اتیل متیل سلولز (HEMC) و هیدروکسی اتیل سلولز اتر (HEMC) هستند که در این میان HPMC و HEMC بیشترین کاربرد را دارند.

2.2 خواص شیمیایی اتر سلولز
هر اتر سلولز دارای ساختار اصلی ساختار سلولز-آنهیدروگلوکز است. در فرآیند تولید اتر سلولز، فیبر سلولز ابتدا در محلول قلیایی حرارت داده می شود و سپس با یک عامل اتریف کننده تصفیه می شود. محصول واکنش فیبری خالص شده و آسیاب می شود تا پودری یکنواخت با ظرافت خاصی تشکیل شود.

در تولید MC، تنها متیل کلرید به عنوان عامل اتریف کننده استفاده می شود. علاوه بر متیل کلراید، پروپیلن اکسید نیز برای به دست آوردن جایگزین های هیدروکسی پروپیل در تولید HPMC استفاده می شود. اترهای سلولز مختلف دارای نرخ های جایگزینی متیل و هیدروکسی پروپیل متفاوتی هستند که بر سازگاری آلی و دمای ژل حرارتی محلول اتر سلولز تأثیر می گذارد.

2.3 ویژگی های انحلال اتر سلولز

خصوصیات انحلال اتر سلولز تأثیر زیادی بر کارایی ملات سیمان دارد. از اتر سلولز می توان برای بهبود چسبندگی و حفظ آب ملات سیمان استفاده کرد، اما این بستگی به حل شدن کامل و کامل اتر سلولز در آب دارد. عوامل اصلی موثر بر انحلال اتر سلولز عبارتند از: زمان انحلال، سرعت هم زدن و ظرافت پودر.

2.4 نقش فرو رفتن در ملات سیمان

Destroy به عنوان یک افزودنی مهم دوغاب سیمان، تأثیر خود را در جنبه های زیر دارد.
(1) بهبود کارایی ملات و افزایش ویسکوزیته ملات.
استفاده از جت شعله می تواند از جدا شدن ملات جلوگیری کرده و بدنه پلاستیکی یکنواخت و یکنواختی به دست آورد. به عنوان مثال، غرفه هایی که دارای HEMC، HPMC و غیره هستند، برای ملات لایه نازک و گچ کاری مناسب هستند. نرخ برش، دما، غلظت فروپاشی و غلظت نمک محلول.
(2) اثر هواکشی دارد.
به دلیل ناخالصی ها، ورود گروه ها به ذرات، انرژی سطحی ذرات را کاهش می دهد و به راحتی می توان ذرات پایدار، یکنواخت و ریز را به ملات مخلوط با سطح همزن در فرآیند وارد کرد. "بازده توپ" عملکرد ساخت ملات را بهبود می بخشد، رطوبت ملات را کاهش می دهد و هدایت حرارتی ملات را کاهش می دهد. آزمایشات نشان داده است که وقتی مقدار اختلاط HEMC و HPMC 0.5٪ باشد، محتوای گاز ملات بزرگترین است، حدود 55٪. هنگامی که مقدار اختلاط بیشتر از 0.5٪ باشد، محتوای ملات به تدریج با افزایش مقدار به یک روند محتوای گاز تبدیل می شود.
(3) آن را بدون تغییر نگه دارید.

موم می تواند در ملات حل شود، روغن کاری شود و به هم بزند و صاف شدن لایه نازک ملات و پودر گچ را تسهیل کند. لازم نیست از قبل خیس شود. پس از ساخت، ماده سیمانی همچنین می تواند یک دوره طولانی هیدراتاسیون مداوم در امتداد ساحل داشته باشد تا چسبندگی بین ملات و بستر را بهبود بخشد.

اثرات اصلاحی اتر سلولز بر روی مواد مبتنی بر سیمان تازه عمدتاً شامل ضخیم شدن، احتباس آب، حباب هوا و تاخیر است. با استفاده گسترده از اترهای سلولز در مواد مبتنی بر سیمان، برهمکنش بین اترهای سلولز و دوغاب سیمان به تدریج در حال تبدیل شدن به یک کانون تحقیقاتی است.