Cellulose-ether is een belangrijk additief voor bouwmaterialen en wordt veel gebruikt in bouwmortel, stopverfpoeder, coating en andere producten om de fysieke eigenschappen en constructieprestaties van het materiaal te verbeteren. De belangrijkste componenten van cellulose-ether omvatten de basisstructuur van cellulose en de substituenten die door chemische modificatie worden geïntroduceerd, waardoor het unieke oplosbaarheid, verdikking, waterretentie en reologische eigenschappen krijgt.
1. Basisstructuur van cellulose
Cellulose is een van de meest voorkomende polysachariden in de natuur, voornamelijk afkomstig van plantaardige vezels. Het is het kernbestanddeel van cellulose-ether en bepaalt de basisstructuur en eigenschappen ervan. Cellulosemoleculen zijn samengesteld uit glucose-eenheden die zijn verbonden door β-1,4-glycosidische bindingen om een lange ketenstructuur te vormen. Deze lineaire structuur geeft cellulose een hoge sterkte en een hoog molecuulgewicht, maar de oplosbaarheid ervan in water is slecht. Om de wateroplosbaarheid van cellulose te verbeteren en aan te passen aan de behoeften van bouwmaterialen, moet cellulose chemisch worden gemodificeerd.
2. Substituenten - sleutelcomponenten van veretheringsreacties
De unieke eigenschappen van cellulose-ether worden voornamelijk bereikt door de substituenten die worden geïntroduceerd door de veretheringsreactie tussen de hydroxylgroep (-OH) van cellulose en etherverbindingen. Veel voorkomende substituenten zijn methoxy (-OCH3), ethoxy (-OC2H5) en hydroxypropyl (-CH2CHOHCH3). De introductie van deze substituenten verandert de oplosbaarheid, verdikking en waterretentie van cellulose. Volgens de verschillende geïntroduceerde substituenten kunnen cellulose-ethers worden onderverdeeld in methylcellulose (MC), hydroxyethylcellulose (HEC), hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) en andere typen.
Methylcellulose (MC): Methylcellulose wordt gevormd door het introduceren van methylsubstituenten (-OCH3) in de hydroxylgroepen in het cellulosemolecuul. Deze cellulose-ether heeft goede wateroplosbaarheid en verdikkingseigenschappen en wordt veel gebruikt in droge mortel, lijmen en coatings. MC heeft een uitstekende waterretentie en helpt het waterverlies in bouwmaterialen te verminderen, waardoor de hechting en sterkte van mortel en stopverfpoeder wordt gewaarborgd.
Hydroxyethylcellulose (HEC): Hydroxyethylcellulose wordt gevormd door de introductie van hydroxyethylsubstituenten (-OC₂H₅), waardoor het beter in water oplosbaar en zoutbestendiger wordt. HEC wordt veel gebruikt in coatings op waterbasis, latexverven en bouwadditieven. Het heeft uitstekende verdikkende en filmvormende eigenschappen en kan de constructieprestaties van materialen aanzienlijk verbeteren.
Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC): Hydroxypropylmethylcellulose wordt gevormd door de gelijktijdige introductie van hydroxypropyl (-CH₂CHOHCH3) en methylsubstituenten. Dit type cellulose-ether vertoont uitstekende waterretentie, smerend vermogen en bruikbaarheid in bouwmaterialen zoals droge mortel, tegellijmen en isolatiesystemen voor buitenmuren. HPMC heeft ook een goede temperatuur- en vorstbestendigheid, waardoor het de prestaties van bouwmaterialen onder extreme klimatologische omstandigheden effectief kan verbeteren.
3. Wateroplosbaarheid en verdikking
De wateroplosbaarheid van cellulose-ether hangt af van het type en de mate van substitutie van de substituent (dwz het aantal hydroxylgroepen dat op elke glucose-eenheid is gesubstitueerd). Door de juiste substitutiegraad kunnen cellulosemoleculen een uniforme oplossing in water vormen, waardoor het materiaal goede verdikkingseigenschappen krijgt. In bouwmaterialen kunnen cellulose-ethers als verdikkingsmiddelen de viscositeit van mortel verhogen, stratificatie en segregatie van materialen voorkomen en zo de constructieprestaties verbeteren.
4. Waterretentie
De waterretentie van cellulose-ether is cruciaal voor de kwaliteit van bouwmaterialen. In producten zoals mortel en stopverfpoeder kan cellulose-ether een dichte waterfilm op het oppervlak van het materiaal vormen om te voorkomen dat water te snel verdampt, waardoor de open tijd en de bruikbaarheid van het materiaal worden verlengd. Dit speelt een belangrijke rol bij het verbeteren van de hechtsterkte en het voorkomen van scheuren.
5. Reologie en constructieprestaties
De toevoeging van cellulose-ether verbetert aanzienlijk de reologische eigenschappen van bouwmaterialen, dat wil zeggen het vloei- en vervormingsgedrag van materialen onder externe krachten. Het kan de waterretentie en smering van mortel verbeteren, de verpompbaarheid en het gemak van de constructie van materialen vergroten. Bij bouwprocessen zoals spuiten, schrapen en metselwerk helpt cellulose-ether de weerstand te verminderen en de werkefficiëntie te verbeteren, terwijl een uniforme coating wordt gegarandeerd zonder doorzakken.
6. Compatibiliteit en milieubescherming
Cellulose-ether is goed compatibel met een verscheidenheid aan bouwmaterialen, waaronder cement, gips, kalk, enz. Tijdens het bouwproces zal het niet nadelig reageren met andere chemische componenten om de stabiliteit van het materiaal te garanderen. Bovendien is cellulose-ether een groen en milieuvriendelijk additief, dat voornamelijk afkomstig is van natuurlijke plantaardige vezels, onschadelijk is voor het milieu en voldoet aan de milieubeschermingseisen van moderne bouwmaterialen.
7. Overige gewijzigde ingrediënten
Om de prestaties van cellulose-ether verder te verbeteren, kunnen andere gemodificeerde ingrediënten bij de daadwerkelijke productie worden geïntroduceerd. Sommige fabrikanten zullen bijvoorbeeld de waterbestendigheid en weerbestendigheid van cellulose-ether verbeteren door het te mengen met siliconen, paraffine en andere stoffen. De toevoeging van deze gemodificeerde ingrediënten is meestal bedoeld om te voldoen aan specifieke toepassingsvereisten, zoals het vergroten van de anti-doorlaatbaarheid en duurzaamheid van het materiaal in buitenmuurcoatings of waterdichte mortels.
Als belangrijk onderdeel van bouwmaterialen heeft cellulose-ether multifunctionele eigenschappen, waaronder verdikking, waterretentie en verbeterde reologische eigenschappen. De belangrijkste componenten zijn de basisstructuur van cellulose en de substituenten die door de veretheringsreactie worden geïntroduceerd. Verschillende soorten cellulose-ethers hebben verschillende toepassingen en prestaties in bouwmaterialen vanwege de verschillen in hun substituenten. Cellulose-ethers kunnen niet alleen de constructieprestaties van materialen verbeteren, maar ook de algehele kwaliteit en levensduur van gebouwen. Daarom hebben cellulose-ethers brede toepassingsmogelijkheden in moderne bouwmaterialen.
Posttijd: 18 september 2024