เซลลูโลสอีเทอร์ในสารเติมแต่งปูนผสมเสร็จ

1. หน้าที่หลักของเซลลูโลสอีเทอร์

ในปูนผสมเสร็จ เซลลูโลสอีเทอร์เป็นสารเติมแต่งหลักที่เติมในปริมาณที่ต่ำมาก แต่สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของปูนเปียกได้อย่างมีนัยสำคัญ และส่งผลต่อประสิทธิภาพการก่อสร้างของปูน

2. ประเภทของเซลลูโลสอีเทอร์

การผลิตเซลลูโลสอีเทอร์ส่วนใหญ่ทำจากเส้นใยธรรมชาติผ่านการละลายของอัลคาไล ปฏิกิริยาการกราฟต์ (อีเทอร์ริฟิเคชัน) การซัก การอบแห้ง การบด และกระบวนการอื่นๆ

ตามวัตถุดิบหลัก เส้นใยธรรมชาติสามารถแบ่งออกเป็น: เส้นใยฝ้าย เส้นใยซีดาร์ เส้นใยบีช ฯลฯ ระดับของการเกิดพอลิเมอไรเซชันจะแตกต่างกันไป ซึ่งส่งผลต่อความหนืดขั้นสุดท้ายของผลิตภัณฑ์ ปัจจุบันผู้ผลิตเซลลูโลสรายใหญ่ใช้ใยฝ้าย (ผลพลอยได้จากไนโตรเซลลูโลส) เป็นวัตถุดิบหลัก

เซลลูโลสอีเทอร์สามารถแบ่งออกเป็นไอออนิกและไม่ใช่ไอออนิก ประเภทไอออนิกส่วนใหญ่ประกอบด้วยเกลือคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส และประเภทที่ไม่ใช่ไอออนิกส่วนใหญ่ประกอบด้วยเมทิลเซลลูโลส, เมทิลไฮดรอกซีเอทิล (โพรพิล) เซลลูโลส, ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส ฯลฯ

ปัจจุบันเซลลูโลสอีเทอร์ที่ใช้ในปูนผสมเสร็จส่วนใหญ่เป็นเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ (MC), เมทิลไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสอีเทอร์ (MHEC), เมทิลไฮดรอกซีโพรพิลเซลลูโลสอีเทอร์ (MHPG), ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ (HPMC) ในปูนผสมเสร็จ เนื่องจากเซลลูโลสไอออนิก (เกลือคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส) ไม่เสถียรเมื่อมีแคลเซียมไอออน จึงไม่ค่อยมีการใช้ในผลิตภัณฑ์ผสมเสร็จที่ใช้ซีเมนต์ ปูนขาว ฯลฯ เป็นวัสดุประสาน ในบางพื้นที่ในประเทศจีน เกลือคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสถูกใช้เป็นสารเพิ่มความข้นสำหรับผลิตภัณฑ์ในร่มบางชนิดที่แปรรูปโดยใช้แป้งดัดแปรเป็นวัสดุประสานหลักและใช้ผง Shuangfei เป็นสารตัวเติม ผลิตภัณฑ์นี้มีแนวโน้มที่จะเกิดโรคราน้ำค้างและไม่ทนต่อน้ำ และขณะนี้กำลังยุติการใช้งาน ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสยังใช้ในผลิตภัณฑ์ผสมเสร็จบางชนิด แต่มีส่วนแบ่งการตลาดน้อยมาก

3. ตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพหลักของเซลลูโลสอีเทอร์

(1) ความสามารถในการละลาย

เซลลูโลสเป็นสารประกอบโพลีไฮดรอกซีโพลีเมอร์ที่ไม่ละลายหรือละลาย หลังจากเอเทอร์ริฟิเคชั่น เซลลูโลสจะละลายได้ในน้ำ เจือจางสารละลายอัลคาไลและตัวทำละลายอินทรีย์ และมีเทอร์โมพลาสติก ความสามารถในการละลายส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับปัจจัยสี่ประการ ประการแรก ความสามารถในการละลายจะแปรผันตามความหนืด ยิ่งความหนืดต่ำ ความสามารถในการละลายก็จะยิ่งมากขึ้น ประการที่สอง คุณลักษณะของกลุ่มที่แนะนำในกระบวนการอีเธอริฟิเคชัน ยิ่งกลุ่มมีขนาดใหญ่เท่าไร ความสามารถในการละลายก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น ยิ่งกลุ่มมีขั้วมากเท่าไร เซลลูโลสอีเทอร์ก็จะละลายในน้ำได้ง่ายขึ้นเท่านั้น ประการที่สาม ระดับของการทดแทนและการกระจายตัวของกลุ่มอีเทอร์ไฟด์ในโมเลกุลขนาดใหญ่ เซลลูโลสอีเทอร์ส่วนใหญ่สามารถละลายได้ในน้ำภายใต้การทดแทนระดับหนึ่งเท่านั้น ประการที่สี่ ระดับของการเกิดพอลิเมอไรเซชันของเซลลูโลสอีเทอร์ ระดับของการเกิดพอลิเมอไรเซชันที่สูงขึ้น ละลายได้น้อยลง ยิ่งระดับการเกิดพอลิเมอไรเซชันต่ำลง ช่วงของระดับการทดแทนที่สามารถละลายในน้ำก็จะยิ่งกว้างขึ้น

(2) การกักเก็บน้ำ

การกักเก็บน้ำเป็นประสิทธิภาพที่สำคัญของเซลลูโลสอีเทอร์ และยังเป็นประสิทธิภาพที่ผู้ผลิตผงแห้งในประเทศหลายราย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ภาคใต้ที่มีอุณหภูมิสูง ให้ความสนใจ ปัจจัยที่ส่งผลต่อการกักเก็บน้ำของมอร์ตาร์ ได้แก่ ปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ที่เติม ความหนืด ความละเอียดของอนุภาค และอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมการใช้งาน ยิ่งปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ที่เติมเข้าไปสูงเท่าใด ผลการกักเก็บน้ำก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น ยิ่งมีความหนืดมากเท่าไรก็ยิ่งมีผลการกักเก็บน้ำดีขึ้นเท่านั้น ยิ่งอนุภาคละเอียดมากเท่าไร ผลการกักเก็บน้ำก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น

(3) ความหนืด

ความหนืดเป็นตัวแปรสำคัญของผลิตภัณฑ์เซลลูโลสอีเทอร์ ในปัจจุบัน ผู้ผลิตเซลลูโลสอีเทอร์หลายรายใช้วิธีการและเครื่องมือที่แตกต่างกันในการวัดความหนืด สำหรับผลิตภัณฑ์ชนิดเดียวกัน ผลลัพธ์ความหนืดที่วัดด้วยวิธีต่างๆ จะแตกต่างกันมาก และบางวิธีก็มีความแตกต่างกันเป็นสองเท่าด้วยซ้ำ ดังนั้นเมื่อเปรียบเทียบความหนืดจึงต้องดำเนินการระหว่างวิธีทดสอบเดียวกัน ได้แก่ อุณหภูมิ โรเตอร์ เป็นต้น

โดยทั่วไปยิ่งความหนืดสูง ผลการกักเก็บน้ำก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ยิ่งความหนืดสูง น้ำหนักโมเลกุลของเซลลูโลสอีเทอร์ก็จะยิ่งสูงขึ้น และความสามารถในการละลายที่ลดลงตามลำดับจะส่งผลเสียต่อความแข็งแรงและประสิทธิภาพการก่อสร้างของปูน ยิ่งความหนืดสูง ผลของการทำให้ปูนหนาขึ้นจะยิ่งชัดเจนมากขึ้น แต่ไม่ได้เป็นสัดส่วนโดยตรง ยิ่งความหนืดสูง ปูนเปียกก็จะยิ่งมีความหนืดมากขึ้น ในระหว่างการก่อสร้างจะมีลักษณะเกาะติดกับมีดโกนและมีการยึดเกาะกับพื้นผิวสูง แต่การเพิ่มความแข็งแรงของโครงสร้างของปูนเปียกนั้นไม่ได้มีประโยชน์อะไร ในระหว่างการก่อสร้าง ประสิทธิภาพการป้องกันการหย่อนไม่ชัดเจน ในทางตรงกันข้าม เมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ที่มีความหนืดปานกลางและต่ำ แต่มีการปรับเปลี่ยนเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์มีประสิทธิภาพดีเยี่ยมในการปรับปรุงความแข็งแรงโครงสร้างของปูนเปียก

(4) ความละเอียดของอนุภาค:

เซลลูโลสอีเทอร์ที่ใช้สำหรับปูนผสมเสร็จจะต้องเป็นผง โดยมีปริมาณน้ำต่ำ และความละเอียดยังต้องการ 20% ถึง 60% ของขนาดอนุภาคเพื่อให้น้อยกว่า 63 μm ความละเอียดส่งผลต่อความสามารถในการละลายของเซลลูโลสอีเทอร์ เซลลูโลสอีเทอร์หยาบมักอยู่ในรูปของเม็ดซึ่งง่ายต่อการกระจายตัวและละลายในน้ำโดยไม่จับตัวเป็นก้อน แต่อัตราการละลายช้ามากจึงไม่เหมาะสำหรับใช้ในปูนผสมเสร็จ (ผลิตภัณฑ์ในประเทศบางชนิดมีการตกตะกอน ไม่ง่ายที่จะกระจายตัวและละลายในน้ำและมีแนวโน้มที่จะเค้ก) ในปูนผสมเสร็จ เซลลูโลสอีเทอร์จะถูกกระจายระหว่างมวลรวม สารตัวเติมละเอียด ซีเมนต์ และวัสดุประสานอื่นๆ เฉพาะผงที่ละเอียดเพียงพอเท่านั้นที่สามารถหลีกเลี่ยงการจับตัวเป็นก้อนของเซลลูโลสอีเทอร์เมื่อผสมกับน้ำ เมื่อเติมเซลลูโลสอีเทอร์กับน้ำเพื่อละลายการจับตัวเป็นก้อน เป็นเรื่องยากมากที่จะกระจายตัวและละลาย

(5) การดัดแปลงเซลลูโลสอีเทอร์

การปรับเปลี่ยนเซลลูโลสอีเทอร์เป็นการเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน และเป็นส่วนที่สำคัญที่สุด สามารถปรับปรุงคุณสมบัติของเซลลูโลสอีเทอร์ได้เพื่อเพิ่มความสามารถในการเปียกน้ำ การกระจายตัว การยึดเกาะ การทำให้หนาขึ้น การทำให้เป็นอิมัลซิฟิเคชั่น การกักเก็บน้ำ และคุณสมบัติการขึ้นรูปฟิล์ม รวมถึงความสามารถในการซึมผ่านของน้ำมันได้

4. ผลกระทบของอุณหภูมิโดยรอบต่อการกักเก็บน้ำของปูน

การกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์จะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ในการใช้งานวัสดุในทางปฏิบัติ ปูนมักจะถูกนำไปใช้กับพื้นผิวที่ร้อนที่อุณหภูมิสูง (สูงกว่า 40°C) ในหลายสภาพแวดล้อม การกักเก็บน้ำที่ลดลงส่งผลให้เกิดผลกระทบที่เห็นได้ชัดเจนต่อความสามารถในการใช้งานและความต้านทานการแตกร้าว การขึ้นอยู่กับอุณหภูมิจะยังคงส่งผลให้คุณสมบัติของปูนลดลง และจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องลดอิทธิพลของปัจจัยด้านอุณหภูมิภายใต้สภาวะนี้ สูตรครกได้รับการปรับอย่างเหมาะสม และมีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญหลายประการในสูตรอาหารตามฤดูกาล แม้ว่าการเพิ่มปริมาณ (สูตรฤดูร้อน) ความสามารถในการใช้งานได้และความต้านทานการแตกร้าวยังคงไม่สามารถตอบสนองความต้องการในการใช้งานได้ ซึ่งต้องมีการดูแลเป็นพิเศษจากเซลลูโลสอีเทอร์ เช่น การเพิ่มระดับของอีเทอร์ริฟิเคชัน เป็นต้น เพื่อให้สามารถกักเก็บน้ำได้ ทำได้ที่อุณหภูมิค่อนข้างสูง จะรักษาผลที่ดีกว่าเมื่ออยู่ในระดับสูง ดังนั้นจึงให้ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นในสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย

5. ใช้งานในปูนผสมเสร็จ

ในปูนผสมเสร็จ เซลลูโลสอีเทอร์มีบทบาทในการกักเก็บน้ำ เพิ่มความหนา และปรับปรุงประสิทธิภาพการก่อสร้าง ประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำที่ดีทำให้มั่นใจได้ว่าปูนจะไม่ทำให้เกิดการขัด การทำให้เป็นผง และลดความแข็งแรงเนื่องจากการขาดแคลนน้ำและการให้น้ำที่ไม่สมบูรณ์ การเพิ่มความหนาช่วยเพิ่มความแข็งแรงของโครงสร้างของปูนเปียกได้อย่างมาก การเติมเซลลูโลสอีเทอร์สามารถปรับปรุงความหนืดเปียกของปูนเปียกได้อย่างมีนัยสำคัญ และมีความหนืดที่ดีกับพื้นผิวต่างๆ ดังนั้นจึงปรับปรุงประสิทธิภาพของผนังปูนเปียกและลดของเสีย นอกจากนี้บทบาทของเซลลูโลสอีเทอร์ในผลิตภัณฑ์ต่างๆ ก็แตกต่างกันเช่นกัน ตัวอย่างเช่น ในกาวติดกระเบื้อง เซลลูโลสอีเทอร์สามารถเพิ่มเวลาเปิดและปรับเวลาได้ ในปูนพ่นเชิงกลสามารถปรับปรุงความแข็งแรงโครงสร้างของปูนเปียกได้ ในการปรับระดับตัวเองสามารถป้องกันการตั้งถิ่นฐานการแบ่งแยกและการแบ่งชั้นได้ ดังนั้น เซลลูโลสอีเทอร์จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในปูนผงแห้งในฐานะสารเติมแต่งที่สำคัญ