纖維素醚在預拌砂漿中的重要作用

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保水性是甲基纖維素醚的一個重要效能,也是國內很多幹粉砂漿廠家,特別是南方氣溫較高地區的廠家關注的效能。影響乾粉砂漿保水效果的因素包括MC的新增量、MC黏度、顆粒的細度及使用環境的溫度等。

纖維素醚是以天然纖維素為原料,經化學改性製得的合成型高分子聚合物。纖維素醚是天然纖維素的衍生物,纖維素醚生產與合成聚合物不同,它的最基本的材料是纖維素,天然的高分子化合物。由於天然纖維素結構的特殊性,纖維素本身沒有與醚化劑反應的能力。但經過溶脹劑的處理,在分子鏈間和鏈內強大的氫鍵遭到破壞,羥基的活性釋放變成具有反應能力的鹼纖維素,在經過醚化劑反應—OH基轉成—OR基得到纖維素醚。

纖維素醚的性質取決於取代基的種類,數量和分佈。而纖維素醚的分類也是根據取代基的種類,醚化程度,溶解效能及相關應用型能來分類的。按分子鏈上取代基型別,可分為單醚和混合醚,我們通常用的MC為單醚,HPMC則為混合醚。甲基纖維素醚MC是天然纖維素葡萄糖單元上的羥基被甲氧基取代後的產物結構式為[C O H7O2(OH)3-h(OCH3)h ]x,羥丙基甲基纖維素醚HPMC是單元上的羥基一部分被甲氧基取代,另一部分被羥丙基取代得到的產物,結構式為[C6H7O2(OH)3-m-n(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3] n]x另外還有羥乙基甲基纖維素醚HEMC,這幾種是目前市場上廣為應用和銷售的主要品種。

從溶解效能上又可分為離子型和非離子型。水溶性非離子型纖維素醚主要由烷基醚和羥烷基醚兩大系列品種組成。離子型CMC主要應用在合成洗滌劑紡織印染食品和石油開採方面。而非離子型MC,HPMC, HEMC等主要應用於建築材料、乳膠塗料、醫藥、日用化學等方面。作為增稠劑、保水劑、穩定劑、分散劑、成膜劑使用。

纖維素醚的保水性:在建築材料特別是乾粉砂漿的生產中,纖維素醚發揮著不可替代的作用,特別是在特種砂漿(改性砂漿)的生產中,更是不可缺少的重要組成部分。水溶性纖維素醚在砂漿中的重要作用主要有三個方面,一是優良的保水能力,二是對砂漿稠度和觸變性的影響,三是與水泥的相互作用。纖維素醚的保水作用,取決於基層的吸水性,砂漿的組成,砂漿的層厚,砂漿的需水量,凝結材料的凝結時間。就纖維素醚本身的保水性則來自於纖維素醚本身的溶解性和去水化作用。眾所周知,纖維素分子鏈雖然含有大量水化性很強的OH基,但其本身並不溶於水,這是因為纖維素結構有高度的結晶性。單靠羥基的水化能力還不足以支付分子間強大的氫鍵和範德華力。所以在水中只溶脹不溶解,當分子鏈中引入取代基時,不但取代基破壞了氫鏈,而且因相鄰鏈間取代基楔入而破壞鏈間氫鍵,取代基越大拉開分子間距離越大。破壞氫鍵效應越大,纖維素晶格膨化後,溶液進入,纖維素醚成為水溶性,形成高粘度溶液。當溫度升高時,高分子水化作用減弱,而鏈間的水被逐出。當去水作用充分時,分子開始聚集,形成三維網狀結構凝膠折出。

影響砂漿的保水性的因素包括纖維素醚粘度,新增量,顆粒細度和使用溫度。

纖維素醚的粘度越大保水效能越好。黏度是MC效能的重要引數,目前不同的MC生產商採用不同的方法和儀器來測定MC的黏度,主要方法有Haake Rotovisko、Hoppler、Ubbelohde和Brookfield等。對於同一種產品,用不同方法測得的黏度結果差別很大,有的甚至是成倍的差異。因此,比較黏度時,一定要在同一種測試方法之間進行,包括溫度、轉子等。

一般來說,黏度越高,保水效果越好。但黏度越高,MC的分子量越高,其溶解效能就會相應降低,這對砂漿的強度和施工效能有負面的影響。黏度越高,對砂漿的增稠效果越明顯,但並不是正比的關係。黏度越高,溼砂漿會越黏,既施工時,表現為粘刮刀和對基材的黏著性高。但對溼砂漿本身的結構強度的增加幫助不大。既施工時,表現為抗下垂效能不明顯。相反,一些中低黏度但經過改性的甲基纖維素醚則在改善溼砂漿的結構強度有優異的表現。

纖維素醚在預拌砂漿中的重要作用