اترهای سلولزی در مواد افزودنی ملات آماده

1. عملکرد اصلی اتر سلولز

در ملات آماده، اتر سلولز یک ماده افزودنی اصلی است که به مقدار بسیار کم اضافه می شود، اما می تواند عملکرد ملات مرطوب را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد و بر عملکرد ساخت ملات تأثیر بگذارد.

2. انواع اترهای سلولزی

تولید اتر سلولز عمدتاً از الیاف طبیعی از طریق انحلال قلیایی، واکنش پیوند (اتریفیکاسیون)، شستشو، خشک کردن، آسیاب کردن و سایر فرآیندها انجام می شود.

با توجه به مواد اولیه اصلی، الیاف طبیعی را می توان به: الیاف پنبه، الیاف سدر، الیاف راش و ... تقسیم کرد که درجات پلیمریزاسیون آنها متفاوت است که بر ویسکوزیته نهایی محصولات آنها تأثیر می گذارد. در حال حاضر، تولیدکنندگان عمده سلولز از الیاف پنبه (محصول جانبی نیتروسلولز) به عنوان ماده اولیه اصلی استفاده می کنند.

اترهای سلولزی را می توان به یونی و غیریونی تقسیم کرد. نوع یونی عمدتاً شامل نمک کربوکسی متیل سلولز و نوع غیر یونی عمدتاً شامل متیل سلولز، متیل هیدروکسی اتیل (پروپیل) سلولز، هیدروکسی اتیل سلولز و غیره است.

در حال حاضر اترهای سلولزی مورد استفاده در ملات آماده عمدتا متیل سلولز اتر (MC)، متیل هیدروکسی اتیل سلولز اتر (MHEC)، متیل هیدروکسی پروپیل سلولز اتر (MHPG)، هیدروکسی پروپیل متیل سلولز اتر (HPMC) هستند. در ملات آماده به دلیل اینکه سلولز یونی (نمک کربوکسی متیل سلولز) در حضور یون های کلسیم ناپایدار است، به ندرت در محصولات آماده که از سیمان، آهک خرد شده و غیره به عنوان مواد سیمانی استفاده می شود استفاده می شود. در برخی نقاط چین، نمک کربوکسی متیل سلولز به عنوان غلیظ کننده برای برخی از محصولات داخلی فرآوری شده با نشاسته اصلاح شده به عنوان ماده سیمانی اصلی و پودر Shuangfei به عنوان پرکننده استفاده می شود. این محصول مستعد کپک زدن است و در برابر آب مقاوم نیست و هم اکنون در حال حذف تدریجی است. هیدروکسی اتیل سلولز نیز در برخی از محصولات آماده استفاده می شود، اما سهم بازار بسیار کمی دارد.

3. شاخص های اصلی عملکرد اتر سلولز

(1) حلالیت

سلولز یک ترکیب پلی هیدروکسی پلیمری است که نه حل می شود و نه ذوب می شود. سلولز پس از اتریفیکاسیون در آب، محلول قلیایی رقیق و حلال آلی محلول بوده و دارای خاصیت ترموپلاستیسیته می باشد. حلالیت عمدتاً به چهار عامل بستگی دارد: اول، حلالیت با ویسکوزیته متفاوت است، هر چه ویسکوزیته کمتر باشد، حلالیت بیشتر است. دوم، ویژگی های گروه های معرفی شده در فرآیند اتریفیکاسیون، هر چه گروه معرفی شده بزرگتر باشد، حلالیت کمتری دارد. هرچه گروه معرفی شده قطبی تر باشد، اتر سلولز راحت تر در آب حل می شود. سوم، درجه جانشینی و توزیع گروه های اتری شده در ماکرومولکول ها. اکثر اترهای سلولزی را فقط می توان با درجه خاصی از جایگزینی در آب حل کرد. چهارم، درجه پلیمریزاسیون اتر سلولز، درجه پلیمریزاسیون بالاتر، محلول کمتری است. هرچه درجه پلیمریزاسیون کمتر باشد، دامنه درجه جایگزینی قابل حل در آب بیشتر است.

(2) احتباس آب

حفظ آب عملکرد مهم اتر سلولز است و همچنین عملکردی است که بسیاری از تولیدکنندگان پودر خشک داخلی، به ویژه آنهایی که در مناطق جنوبی با دمای بالا هستند، به آن توجه دارند. عوامل موثر بر اثر نگهداری آب ملات عبارتند از: مقدار اتر سلولز اضافه شده، ویسکوزیته، ریز ذرات و دمای محیط استفاده. هر چه مقدار اتر سلولز اضافه شده بیشتر باشد، اثر حفظ آب بهتر است. هرچه ویسکوزیته بیشتر باشد، اثر حفظ آب بهتر است. هرچه ذرات ریزتر باشند، اثر احتباس آب بهتر است.

(3) ویسکوزیته

ویسکوزیته یکی از پارامترهای مهم محصولات سلولزی اتر است. در حال حاضر، سازندگان مختلف اتر سلولز از روش ها و ابزارهای مختلفی برای اندازه گیری ویسکوزیته استفاده می کنند. برای یک محصول، نتایج ویسکوزیته اندازه‌گیری شده با روش‌های مختلف بسیار متفاوت است و حتی برخی تفاوت‌های دو برابری دارند. بنابراین، هنگام مقایسه ویسکوزیته، باید بین همان روش های آزمایش، از جمله دما، روتور و غیره انجام شود.

به طور کلی، هر چه ویسکوزیته بالاتر باشد، اثر حفظ آب بهتر است. با این حال، هر چه ویسکوزیته بالاتر باشد، وزن مولکولی اتر سلولز بیشتر می‌شود و کاهش حلالیت آن تأثیر منفی بر مقاومت و عملکرد ساخت ملات خواهد داشت. هر چه ویسکوزیته بیشتر باشد، اثر ضخیم شدن روی ملات آشکارتر است، اما نسبت مستقیمی با آن ندارد. هر چه ویسکوزیته بیشتر باشد ملات مرطوب چسبناکتر خواهد بود. در طول ساخت و ساز، به صورت چسبیدن به سوهان و چسبندگی زیاد به بستر ظاهر می شود. اما افزایش مقاومت ساختاری خود ملات مرطوب مفید نیست. در طول ساخت و ساز، عملکرد ضد افتادگی مشخص نیست. در مقابل، برخی از اترهای متیل سلولز با ویسکوزیته متوسط ​​و کم اما اصلاح شده عملکرد عالی در بهبود استحکام ساختاری ملات مرطوب دارند.

(4) ظرافت ذرات:

اتر سلولز مورد استفاده برای ملات آماده باید پودر و با محتوای آب کم باشد و همچنین ظرافت آن نیازمند 20 تا 60 درصد اندازه ذرات کمتر از 63 میکرومتر است. ظرافت بر حلالیت اتر سلولز تأثیر می گذارد. اترهای سلولز درشت معمولاً به صورت گرانول هستند که به راحتی پراکنده می شوند و بدون تجمع در آب حل می شوند، اما سرعت انحلال بسیار کند است، بنابراین برای استفاده در ملات آماده مناسب نیستند (برخی از محصولات داخلی فلوکولنت هستند، پراکندگی و حل شدن در آب آسان نیست و مستعد کیک شدن است). در ملات آماده، اتر سلولز بین سنگدانه ها، پرکننده های ریز و سیمان و سایر مواد سیمانی پراکنده می شود. فقط پودر به اندازه کافی ریز می تواند از تجمع اتر سلولز هنگام مخلوط کردن با آب جلوگیری کند. هنگامی که اتر سلولز را با آب اضافه می کنند تا آگلومرا حل شود، پراکندگی و حل شدن آن بسیار دشوار است.

(5) اصلاح اتر سلولز

اصلاح اتر سلولز گسترش عملکرد آن است و مهمترین بخش آن است. خواص اتر سلولز را می توان برای بهینه سازی ترشوندگی، پراکندگی، چسبندگی، ضخیم شدن، امولسیون شدن، حفظ آب و خواص تشکیل فیلم و همچنین نفوذناپذیری آن در برابر روغن بهبود بخشید.

4. تأثیر دمای محیط بر حفظ آب ملات

احتباس آب اتر سلولز با افزایش دما کاهش می یابد. در کاربردهای عملی مواد، ملات اغلب بر روی بسترهای داغ در دماهای بالا (بالاتر از 40 درجه سانتیگراد) در بسیاری از محیط ها اعمال می شود. افت احتباس آب منجر به تأثیر قابل توجهی بر کارایی و مقاومت در برابر ترک شد. وابستگی آن به دما همچنان منجر به تضعیف خواص ملات می شود و کاهش تأثیر عوامل دما در این شرایط به ویژه حیاتی است. دستور العمل های ملات به طور مناسب تنظیم شد و تغییرات مهم زیادی در دستور العمل های فصلی ایجاد شد. اگرچه افزایش دوز (فرمول تابستانی)، کارایی و مقاومت در برابر ترک هنوز نمی تواند نیازهای استفاده را برآورده کند، که نیاز به درمان خاصی با اتر سلولزی دارد، مانند افزایش درجه اتریفیکاسیون و غیره، به طوری که اثر احتباس آب می تواند باشد. در دمای نسبتاً بالا به دست می آید. هنگامی که بالا است، اثر بهتری را حفظ می کند، به طوری که عملکرد بهتری را در شرایط سخت ارائه می دهد.

5. کاربرد در ملات آماده

در ملات آماده، اتر سلولز نقش حفظ آب، ضخیم شدن و بهبود عملکرد ساختمانی را ایفا می کند. عملکرد خوب نگهداری آب تضمین می کند که ملات به دلیل کمبود آب و هیدراتاسیون ناقص باعث سنباده، پودر شدن و کاهش مقاومت نخواهد شد. اثر ضخیم شدن استحکام ساختاری ملات مرطوب را به شدت افزایش می دهد. افزودن اتر سلولز می تواند به طور قابل توجهی ویسکوزیته مرطوب ملات مرطوب را بهبود بخشد و ویسکوزیته خوبی برای لایه های مختلف دارد و در نتیجه عملکرد دیواره ملات مرطوب را بهبود می بخشد و ضایعات را کاهش می دهد. علاوه بر این، نقش اتر سلولز در محصولات مختلف نیز متفاوت است. به عنوان مثال، در چسب های کاشی، اتر سلولز می تواند زمان باز شدن را افزایش دهد و زمان را تنظیم کند. در ملات پاشش مکانیکی، می تواند استحکام ساختاری ملات مرطوب را بهبود بخشد. در خود ترازسازی می تواند از سکونت، تفکیک و قشربندی جلوگیری کند. بنابراین، به عنوان یک افزودنی مهم، اتر سلولز به طور گسترده در ملات پودر خشک استفاده می شود.