Разница физических и химических свойств и применение ГПМЦ и HEMC в строительной отрасли

Целлюлоза — старейший и распространенный природный полимер на Земле. Это неисчерпаемый и самый ценный природный возобновляемый ресурс для человека. Целлюлоза обладает характеристиками низкой цены, большого количества материала, биоразлагаемости, низкой температуры, нетоксичности и хорошей биосовместимости. Основное кольцо макромолекулы целлюлозы представляет собой дегидратированную глюкозу, ее молекулярная формула — (c6h1005)n. Он содержит 44,44% углерода, 6,17% водорода и 49,39% кислорода. Каждое кольцо остатка глюкозы содержит три гидроксильные группы спирта, в том числе две гидроксильные группы вторичного спирта и одну первичную гидроксильную группу спирта, которые играют решающую роль в свойствах целлюлозы. Ряд производных целлюлозы можно получить путем химической модификации целлюлозы. Эфир целлюлозы можно получить из природной целлюлозы путем подщелачивания, этерификации, нейтрализации, очистки и сушки. 

Эфир целлюлозы является одним из важных производных целлюлозы. Его можно широко использовать в пищевой, медицинской, косметической промышленности, строительных материалах, производстве бумаги, нанесении покрытий, печати и крашения текстиля, повседневной химической промышленности, добыче нефти и других отраслях. Он обладает характеристиками растворимости, вязкости, стабильности, нетоксичности и биосовместимости. По типу заместителей, ионизации и растворимости эфиров целлюлозы существуют разные классификации. Заместители в эфирах целлюлозы оказывают большое влияние на их свойства. В зависимости от различных заместителей эфиры целлюлозы можно разделить на MC, HEC, CMC, HPMC, HEMC и т. д., см. рис. 1. В этой статье в основном обсуждаются физические и химические свойства и применение HPMC и HEMC в строительной промышленности.

1. Структура

1.1ГПМЦ

Гидроксипропилметилцеллюлоза (ГПМЦ) может производиться из рафинированного хлопка, древесной массы, метилового и полигидроксипропилового эфира целлюлозы. Его получают путем этерификации целлюлозы оксидом пропилена и хлороформом. Метоксигруппа метилхлорида заменяет гидроксильную группу в глюкозном кольце, а гидроксильная группа заменяется гидроксипропокси, и происходит цепная полимеризация. Структура показана на рис. 2. ГПМЦ имеет характеристики термогеля, его раствор не имеет ионного заряда, не взаимодействует с солями металлов или ионными соединениями, обладает высокой устойчивостью к плесени и обладает хорошей дисперсией, эмульгированием, загущением, адгезией, свойства удержания воды и геля.

1.2 НЕМС

Производство и получение гидроксиэтилметилцеллюлозы (ГЭМС) немного отличается от ГПМЦ. После подщелачивания целлюлозы оксид пропилена заменяется оксидом этилена для замены гидроксильной группы в глюкозном кольце. Структура показана на рис. 3. По сравнению с ГПМЦ химическая структура ГЭМС имеет больше гидрофильных групп, поэтому она более стабильна при высоких температурах и обладает хорошей термической стабильностью. По сравнению с обычным эфиром целлюлозы ГПМЦ он имеет относительно более высокую температуру геля и имеет преимущество перед высокой температурой. Как и HPMC, HEMC обладает хорошей устойчивостью к плесени, дисперсией, эмульгированием, загущением, адгезией, удержанием воды и клея.

2. Физические и химические свойства.

К физическим и химическим свойствам стандарта относятся: внешний вид, крупность, потеря сухого веса, сульфатная зольность, значение pH, коэффициент пропускания раствора, вязкость раствора, температура геля и содержание групп (исключая испытание на нанесение строительного раствора).

Внешний вид, крупность, потеря веса при сушке, сульфатная зольность, значение pH и коэффициент пропускания раствора, вязкость и т. д. зависят от модели и функции продукта. Уровень у разных производителей разный, поэтому здесь это не обсуждается.

2.1 Содержание группы эфира целлюлозы

Благодаря различным заместителям ГПМЦ и ГЭМС образцы эфира целлюлозы можно нагревать и подвергать реакции в закрытом реакторе. При катализе адипиновой кислоты замещенные алкоксигруппы количественно крекируются иодистоводородной кислотой с образованием соответствующих йоданов. Продукты реакции экстрагируют о-ксилолом, а экстракционный раствор вводят в газовый хроматограф для разделения компонентов. Можно выделить гидроксипропокси и гидроксиэтокси. Метод внутреннего стандарта использовался для количественного определения и расчета содержания тестируемых компонентов в образце. Рис. 5 представляет собой ГХ-спектр ГПМЦ, а рис. 6 представляет собой ГХ-спектр стандартного раствора для калибровки (содержащего метокси, гидроксиэтокси и гидроксипропокси). Нетрудно обнаружить, что время разделения гидроксиэтоксигруппы находится между метоксигруппой и гидроксипропоксигруппой. О типе группы можно судить, сравнивая время разделения стандартного раствора. Тип группы определялся по времени пика, а состав группы рассчитывался по площади пика. Как правило, содержание метоксила в ГПМЦ колеблется от 16% до 30%, содержание пропокси может составлять 4-32%, содержание метоксила в ГЭМС составляет 22%-30%, а содержание гидроксиэтоксила составляет 2%-14%.

2.2 Температура геля

Температура геля является важным показателем эфира целлюлозы. Водный раствор эфира целлюлозы имеет характеристики термогеля. С повышением температуры вязкость постоянно снижается. Когда температура раствора достигает определенного значения, раствор эфира целлюлозы перестает быть прозрачным, а образует белый коллоид, который со временем теряет вязкость. Тест на температуру геля означает, что образец эфира целлюлозы состоит из раствора эфира целлюлозы с концентрацией 0,2% и медленно нагревается на водяной бане до тех пор, пока раствор не станет белым или даже белым гелем, а вязкость полностью потеряется. Температура раствора равна температуре геля эфира целлюлозы. На рис. 7 представлен случайный выбор 8 температур геля продуктов на основе эфира целлюлозы в стране и за рубежом. В результате общая температура геля HEMC немного выше, чем у HPMC. Обычно температура геля HPMC составляет 60–75 градусов, а eMC — 75–90 C.

Соотношение метокси и гидроксипропила к ГПМЦ оказывает определенное влияние на растворимость в воде, водоудерживающую способность, поверхностную активность и температуру геля продукта. Как правило, ГПМЦ с высоким содержанием метокси и низким содержанием гидроксипропила имеет хорошую растворимость в воде и хорошую поверхностную активность, но температура геля низкая: увеличение содержания гидроксипропила и снижение содержания метокси могут повысить температуру геля, но чрезмерное содержание гидроксипропильной группы снизит температуру геля. температура геля и снижение растворимости в воде и поверхностной активности. Поэтому производитель эфира целлюлозы должен строго контролировать содержание групп, чтобы обеспечить качество и стабильность продукции.

3. Применение строительной отрасли

HPMC и HEMC имеют схожие функции в строительных материалах. Его можно использовать в качестве диспергатора, водоудерживающего агента, загустителя, связующего и т. д. В основном он используется при формовании цементного раствора и гипсовых изделий. Он используется в цементном растворе для повышения его когезионности, удобоукладываемости, уменьшения флокуляции, улучшения вязкости и усадки, а также обладает функциями удержания воды, уменьшения потерь воды на поверхности бетона, повышения прочности, предотвращения трещин и выветривания водорастворимых солей. Он широко используется в цементе, штукатурке, растворе и других материалах. Его можно использовать в качестве пленкообразователя, загустителя, эмульгатора и стабилизатора в латексных покрытиях и покрытиях из водорастворимых смол. Обладает хорошей износостойкостью, однородностью и адгезией, улучшает поверхностное натяжение, кислотно-щелочную стабильность и совместимость с металлическими пигментами. Благодаря хорошей стабильности вязкости при хранении он особенно подходит для эмульсионных покрытий в качестве диспергатора. Словом, хоть объем системы и небольшой, но эффект она дает большой и широко применяется.

Температура геля эфира целлюлозы определяет его термическую стабильность при применении. Температура геля ГПМЦ обычно составляет 60–75°С, в зависимости от типа, содержания групп и различных производственных процессов разных производителей. Благодаря характеристикам группы HEMC она имеет более высокую температуру геля, обычно выше 80 C, поэтому ее стабильность при высоких температурах обусловлена HPMC. На практике, в жарких строительных условиях летом, водоудерживающая способность HEMC с той же вязкостью и дозировкой лучше, чем у HPMC. Особенно на юге строительные растворы иногда строятся при высокой температуре. Эфир целлюлозы с низкой температурой геля теряет свою густоту и удерживает воду при высокой температуре, тем самым ускоряя затвердевание цемента и строительного раствора и напрямую влияя на конструкцию и устойчивость к растрескиванию.

Поскольку в структуре ГЭМС больше гидрофильных групп, он обладает лучшей гидрофильностью. Скорость удержания воды ГЭМС в строительном растворе несколько выше, чем у ГЭМС при той же дозировке продуктов с той же вязкостью. Кроме того, сопротивление вертикальному потоку HEMC также относительно хорошее. Поэтому применение HEMC в клее для керамической плитки будет лучше.

Celotech предлагает широкий ассортимент Celopro® и селофайбер® строительных марок, чтобы гарантировать, что для каждой мыслимой ситуации будет доступен правильный продукт.

Приложения

Продукты

Клей для укладки блоков

МК40М ФП, МК70М ФП, MT4016

Клей для цементной плитки (CTA)

МК40М ФП, МК70М ФП, MT4016

Цементный однослойный

МХ25М ФП, МК30М ФП

Цементное обезжиренное покрытие

МК30М ФП、MT3025、MT3027

Затирки для плитки

МТ6001

Гипсовый пластырь для рук

МК30М ФП、MT4031、MT5503

Самовыравнивание

МК400 ФП、MT1004