คุณสมบัติพื้นฐานของสารผสมที่ใช้กันทั่วไปในการสร้างปูนผสมแห้ง

สารผสมมีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพของการสร้างปูนผสมแห้ง แต่การเติมปูนผสมแห้งทำให้ต้นทุนวัสดุของผลิตภัณฑ์ปูนผสมแห้งสูงกว่าปูนทั่วไปอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 40% ของ ต้นทุนวัสดุในปูนผสมแห้ง

จากเหตุผลข้างต้น บทความนี้จะวิเคราะห์และเปรียบเทียบคุณสมบัติพื้นฐานบางประการของสารผสมเพิ่มที่ใช้กันทั่วไป และบนพื้นฐานนี้ จะศึกษาประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ปูนผสมแห้งโดยใช้สารผสมเพิ่ม

1. สารกักเก็บน้ำ
สารกักเก็บน้ำเป็นส่วนผสมหลักในการปรับปรุงประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำของปูนผสมแห้ง และยังเป็นหนึ่งในสารผสมสำคัญในการกำหนดต้นทุนของวัสดุปูนผสมแห้ง

1.1 เซลลูโลสอีเทอร์
เซลลูโลสอีเทอร์เป็นคำทั่วไปสำหรับชุดผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากปฏิกิริยาของเซลลูโลสอัลคาไลและสารอีเทอร์ริฟายอิ้งภายใต้เงื่อนไขบางประการ เซลลูโลสอัลคาไลจะถูกแทนที่ด้วยสารอีเทอร์ริฟายอิ้งต่างๆ เพื่อให้ได้เซลลูโลสอีเทอร์ที่แตกต่างกัน ตามคุณสมบัติไอออไนเซชันขององค์ประกอบทดแทน เซลลูโลสอีเทอร์สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: อิออน (เช่นคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส) และไม่ใช่ไอออนิก (เช่นเมทิลเซลลูโลส) ตามประเภทขององค์ประกอบทดแทน เซลลูโลสอีเทอร์สามารถแบ่งออกเป็นโมโนอีเธอร์ (เช่นเมทิลเซลลูโลส) และอีเทอร์ผสม (เช่นไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส) ตามความสามารถในการละลายที่แตกต่างกันสามารถแบ่งออกเป็นที่ละลายน้ำได้ (เช่นไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส) และตัวทำละลายอินทรีย์ที่ละลายได้ (เช่นเอทิลเซลลูโลส) เป็นต้น ปูนผสมแห้งส่วนใหญ่เป็นเซลลูโลสที่ละลายน้ำได้และเซลลูโลสที่ละลายน้ำได้คือ แบ่งออกเป็นประเภททันทีและประเภทการละลายล่าช้าที่รับการรักษาพื้นผิว

กลไกการออกฤทธิ์ของเซลลูโลสอีเทอร์ในปูนมีดังนี้
(1) หลังจากที่เซลลูโลสอีเทอร์ในปูนถูกละลายในน้ำ มั่นใจได้ถึงการกระจายตัวของวัสดุประสานในระบบที่มีประสิทธิภาพและสม่ำเสมอเนื่องจากกิจกรรมของพื้นผิว และเซลลูโลสอีเทอร์ในฐานะคอลลอยด์ป้องกันจะ "พัน" ของแข็ง อนุภาคและชั้นของฟิล์มหล่อลื่นจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวด้านนอก ซึ่งทำให้ระบบปูนมีเสถียรภาพมากขึ้น และยังช่วยเพิ่มความลื่นไหลของปูนในระหว่างกระบวนการผสมและความเรียบของการก่อสร้างอีกด้วย
(2) เนื่องจากโครงสร้างโมเลกุลของมันเอง สารละลายเซลลูโลสอีเทอร์ทำให้น้ำในปูนไม่สูญเสียง่าย และค่อยๆ ปล่อยออกมาเป็นระยะเวลานาน ทำให้ปูนมีการกักเก็บน้ำและสามารถใช้งานได้ดี

1.1.1 สูตรโมเลกุลของเมทิลเซลลูโลส (MC) [C6H7O2(OH)3-h(OCH3)n]x
หลังจากที่ฝ้ายบริสุทธิ์ได้รับการบำบัดด้วยอัลคาไลแล้ว เซลลูโลสอีเทอร์จะถูกผลิตขึ้นโดยผ่านชุดปฏิกิริยาที่มีมีเทนคลอไรด์เป็นสารอีเทอร์ริฟิเคชั่น โดยทั่วไป ระดับของการทดแทนคือ 1.6~2.0 และความสามารถในการละลายก็แตกต่างกันตามระดับการทดแทนที่แตกต่างกัน มันเป็นของอีเทอร์เซลลูโลสที่ไม่มีไอออนิก

(1) เมทิลเซลลูโลสละลายได้ในน้ำเย็น และจะละลายในน้ำร้อนได้ยาก สารละลายที่เป็นน้ำมีความเสถียรมากในช่วง pH=3~12 มีความเข้ากันได้ดีกับแป้ง กัวกัม ฯลฯ และสารลดแรงตึงผิวหลายชนิด เมื่ออุณหภูมิถึงอุณหภูมิการเกิดเจล จะเกิดเจลขึ้น
(2) การกักเก็บน้ำของเมทิลเซลลูโลสขึ้นอยู่กับปริมาณการเติม ความหนืด ความละเอียดของอนุภาค และอัตราการละลาย โดยทั่วไป หากปริมาณการเติมมีขนาดใหญ่ ความละเอียดมีขนาดเล็ก และมีความหนืดสูง อัตราการกักเก็บน้ำจะสูง ในหมู่พวกเขา ปริมาณการเติมมีผลกระทบมากที่สุดต่ออัตราการกักเก็บน้ำ และระดับความหนืดไม่ได้เป็นสัดส่วนโดยตรงกับระดับอัตราการกักเก็บน้ำ อัตราการละลายส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับระดับการเปลี่ยนแปลงพื้นผิวของอนุภาคเซลลูโลสและความละเอียดของอนุภาค ในบรรดาเซลลูโลสอีเทอร์ข้างต้น เมทิลเซลลูโลสและไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีอัตราการกักเก็บน้ำสูงกว่า
(3) การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจะส่งผลร้ายแรงต่ออัตราการกักเก็บน้ำของเมทิลเซลลูโลส โดยทั่วไปยิ่งอุณหภูมิยิ่งสูง การกักเก็บน้ำก็ยิ่งแย่ลง หากอุณหภูมิปูนเกิน 40°C การกักเก็บน้ำของเมทิลเซลลูโลสจะลดลงอย่างมาก ส่งผลร้ายแรงต่อการก่อสร้างปูน
(4) เมทิลเซลลูโลสมีผลอย่างมากต่อการสร้างและการยึดเกาะของปูน “การยึดเกาะ” ในที่นี้หมายถึงแรงยึดติดที่สัมผัสได้ระหว่างเครื่องมือติดของพนักงานกับพื้นผิวผนัง ซึ่งก็คือความต้านทานแรงเฉือนของปูน ความยึดเกาะสูง ความต้านทานแรงเฉือนของปูนมีขนาดใหญ่ และความแข็งแรงที่คนงานต้องการในกระบวนการใช้งานก็มีขนาดใหญ่เช่นกัน และประสิทธิภาพการก่อสร้างของปูนก็ไม่ดี การยึดเกาะของเมทิลเซลลูโลสอยู่ในระดับปานกลางในผลิตภัณฑ์เซลลูโลสอีเทอร์

1.1.2 สูตรโมเลกุลของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส (HPMC) คือ [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m,OCH2CH(OH)CH3]n]x
ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสเป็นเซลลูโลสหลากหลายชนิดซึ่งมีผลผลิตและการบริโภคเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เป็นอีเทอร์ผสมเซลลูโลสที่ไม่มีไอออนิกซึ่งทำจากฝ้ายที่ผ่านการกลั่นแล้วหลังจากการทำให้เป็นด่าง โดยใช้โพรพิลีนออกไซด์และเมทิลคลอไรด์เป็นสารอีเทอร์ริฟิเคชั่น โดยผ่านปฏิกิริยาชุดหนึ่ง ระดับของการทดแทนโดยทั่วไปคือ 1.2~2.0 คุณสมบัติของมันแตกต่างกันเนื่องจากอัตราส่วนของปริมาณเมทอกซิลและปริมาณไฮดรอกซีโพรพิลที่แตกต่างกัน

(1) ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสละลายได้ง่ายในน้ำเย็น และจะพบปัญหาในการละลายในน้ำร้อน แต่อุณหภูมิการเกิดเจลในน้ำร้อนจะสูงกว่าอุณหภูมิของเมทิลเซลลูโลสอย่างมาก ความสามารถในการละลายในน้ำเย็นยังดีขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับเมทิลเซลลูโลส
(2) ความหนืดของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสสัมพันธ์กับน้ำหนักโมเลกุลของมัน และยิ่งน้ำหนักโมเลกุลมากเท่าไร ความหนืดก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น อุณหภูมิยังส่งผลต่อความหนืดด้วย เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความหนืดจะลดลง อย่างไรก็ตาม ความหนืดสูงมีผลกับอุณหภูมิต่ำกว่าเมทิลเซลลูโลส สารละลายมีความเสถียรเมื่อเก็บไว้ที่อุณหภูมิห้อง
(3) การกักเก็บน้ำของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสขึ้นอยู่กับปริมาณการเติม ความหนืด ฯลฯ และอัตราการกักเก็บน้ำภายใต้ปริมาณการเติมเดียวกันจะสูงกว่าอัตราของเมทิลเซลลูโลส
(4) ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีความเสถียรต่อกรดและด่าง และสารละลายในน้ำมีความเสถียรมากในช่วง pH = 2~12 โซดาไฟและน้ำมะนาวมีผลเพียงเล็กน้อยต่อประสิทธิภาพการทำงาน แต่อัลคาไลสามารถเร่งการละลายและเพิ่มความหนืดได้ ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีความเสถียรต่อเกลือทั่วไป แต่เมื่อความเข้มข้นของสารละลายเกลือสูง ความหนืดของสารละลายไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้น
(5) ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสสามารถผสมกับสารประกอบโพลีเมอร์ที่ละลายน้ำได้เพื่อสร้างสารละลายที่มีความหนืดสม่ำเสมอและสูงขึ้น เช่นโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ แป้งอีเทอร์ หมากฝรั่งผัก เป็นต้น
(6) ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสมีความต้านทานของเอนไซม์ได้ดีกว่าเมทิลเซลลูโลส และสารละลายของมันมีโอกาสน้อยที่จะถูกย่อยสลายด้วยเอนไซม์มากกว่าเมทิลเซลลูโลส
(7) การยึดเกาะของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสกับโครงสร้างปูนสูงกว่าการยึดเกาะของเมทิลเซลลูโลส

1.1.3 ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส (HEC)
ทำจากฝ้ายที่ผ่านการขัดสีด้วยอัลคาไล และทำปฏิกิริยากับเอทิลีนออกไซด์เป็นสารอีเทอร์ริฟิเคชั่นเมื่อมีอะซิโตน ระดับของการทดแทนโดยทั่วไปคือ 1.5~2.0 มีความสามารถในการชอบน้ำได้ดีและดูดซับความชื้นได้ง่าย

(1) ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสละลายได้ในน้ำเย็น แต่ละลายในน้ำร้อนได้ยาก สารละลายมีความเสถียรที่อุณหภูมิสูงโดยไม่เกิดเจล สามารถใช้งานได้นานภายใต้อุณหภูมิสูงในปูน แต่การกักเก็บน้ำจะต่ำกว่าเมทิลเซลลูโลส
(2) ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสมีความเสถียรต่อกรดและด่างทั่วไป อัลคาไลสามารถเร่งการละลายและเพิ่มความหนืดได้เล็กน้อย ความสามารถในการกระจายตัวในน้ำแย่กว่าเมทิลเซลลูโลสและไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสเล็กน้อย -
(3) ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสมีประสิทธิภาพในการต่อต้านการยุบตัวที่ดีสำหรับปูนขาว แต่มีเวลาในการหน่วงนานกว่าสำหรับซีเมนต์

1.1.4 คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC) [C6H7O2(OH)2och2COONa]n
อิออนเซลลูโลสอีเทอร์ทำจากเส้นใยธรรมชาติ (ฝ้าย ฯลฯ) หลังจากการบำบัดด้วยอัลคาไล โดยใช้โซเดียมโมโนคลอโรอะซิเตตเป็นสารอีเธอริฟิเคชัน และผ่านการบำบัดด้วยปฏิกิริยาหลายชุด ระดับของการทดแทนโดยทั่วไปคือ 0.4~1.4 และประสิทธิภาพของมันจะได้รับผลกระทบอย่างมากจากระดับของการทดแทน

(1) คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสดูดความชื้นได้มากกว่า และจะมีน้ำมากขึ้นเมื่อเก็บไว้ภายใต้สภาวะทั่วไป
(2) สารละลายน้ำคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสจะไม่สร้างเจล และความหนืดจะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น เมื่ออุณหภูมิสูงเกิน 50°C ความหนืดจะไม่สามารถกลับคืนสภาพเดิมได้
(3) ความคงตัวของมันได้รับผลกระทบอย่างมากจากค่า pH โดยทั่วไปสามารถใช้กับปูนยิปซั่มได้ แต่ไม่สามารถใช้กับปูนซีเมนต์ได้ เมื่อมีความเป็นด่างสูงจะสูญเสียความหนืด
(4) การกักเก็บน้ำต่ำกว่าเมทิลเซลลูโลสมาก มีผลชะลอการทำงานของปูนยิปซั่มและลดความแข็งแรง อย่างไรก็ตามราคาของคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสนั้นต่ำกว่าราคาของเมทิลเซลลูโลสอย่างมาก