Cellulose ether là một chất phụ gia vật liệu xây dựng quan trọng, được sử dụng rộng rãi trong vữa xây dựng, bột trét, lớp phủ và các sản phẩm khác để cải thiện tính chất vật lý và hiệu suất xây dựng của vật liệu. Các thành phần chính của ete xenlulo bao gồm cấu trúc cơ bản của xenlulo và các nhóm thế được đưa vào bằng biến đổi hóa học, mang lại cho nó khả năng hòa tan, độ đặc, khả năng giữ nước và đặc tính lưu biến độc đáo.
1. Cấu trúc cơ bản của xenluloza
Cellulose là một trong những polysaccharide phổ biến nhất trong tự nhiên, chủ yếu có nguồn gốc từ sợi thực vật. Nó là thành phần cốt lõi của ete cellulose và xác định cấu trúc và tính chất cơ bản của nó. Các phân tử cellulose bao gồm các đơn vị glucose được nối với nhau bằng liên kết β-1,4-glycosid để tạo thành cấu trúc chuỗi dài. Cấu trúc tuyến tính này giúp cellulose có độ bền cao và trọng lượng phân tử cao nhưng độ hòa tan trong nước kém. Để cải thiện khả năng hòa tan trong nước của cellulose và thích ứng với nhu cầu của vật liệu xây dựng, cellulose cần được biến đổi về mặt hóa học.
2. Chất thế - thành phần chính của phản ứng ete hóa
Các tính chất độc đáo của ete xenlulo chủ yếu đạt được nhờ các nhóm thế được tạo ra bởi phản ứng ete hóa giữa nhóm hydroxyl (-OH) của các hợp chất xenlulo và ete. Các nhóm thế phổ biến bao gồm methoxy (-OCH₃), ethoxy (-OC₂H₅) và hydroxypropyl (-CH₂CHOHCH₃). Việc đưa vào các nhóm thế này làm thay đổi độ hòa tan, độ đặc và khả năng giữ nước của cellulose. Theo các nhóm thế được giới thiệu khác nhau, ete cellulose có thể được chia thành methyl cellulose (MC), hydroxyethyl cellulose (HEC), hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC) và các loại khác.
Methyl cellulose (MC): Methyl cellulose được hình thành bằng cách đưa các nhóm thế methyl (-OCH₃) vào nhóm hydroxyl trong phân tử cellulose. Ether cellulose này có khả năng hòa tan trong nước và đặc tính làm đặc tốt và được sử dụng rộng rãi trong vữa khô, chất kết dính và chất phủ. MC có khả năng giữ nước tuyệt vời, giúp giảm thất thoát nước trong vật liệu xây dựng, đảm bảo độ bám dính và cường độ của vữa, bột trét.
Hydroxyethyl cellulose (HEC): Hydroxyethyl cellulose được hình thành bằng cách đưa vào các nhóm thế hydroxyethyl (-OC₂H₅), làm cho nó hòa tan trong nước và kháng muối hơn. HEC thường được sử dụng trong sơn gốc nước, sơn latex và phụ gia xây dựng. Nó có đặc tính làm dày và tạo màng tuyệt vời và có thể cải thiện đáng kể hiệu suất xây dựng của vật liệu.
Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC): Hydroxypropyl methylcellulose được hình thành bằng cách đưa vào đồng thời hydroxypropyl (-CH₂CHOHCH₃) và các nhóm thế methyl. Loại ete xenlulo này có khả năng giữ nước, bôi trơn và khả năng vận hành tuyệt vời trong các vật liệu xây dựng như vữa khô, keo dán gạch và hệ thống cách nhiệt tường bên ngoài. HPMC còn có khả năng chịu nhiệt độ và chống băng giá tốt nên có thể cải thiện hiệu quả hiệu suất của vật liệu xây dựng trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt.
3. Độ hòa tan trong nước và độ đặc
Độ hòa tan trong nước của ete xenlulo phụ thuộc vào loại và mức độ thay thế của nhóm thế (tức là số lượng nhóm hydroxyl được thay thế trên mỗi đơn vị glucose). Mức độ thay thế thích hợp cho phép các phân tử cellulose tạo thành dung dịch đồng nhất trong nước, mang lại đặc tính làm đặc tốt cho vật liệu. Trong vật liệu xây dựng, ete xenlulo làm chất làm đặc có thể làm tăng độ nhớt của vữa, ngăn ngừa sự phân tầng và phân chia vật liệu, do đó cải thiện hiệu suất xây dựng.
4. Giữ nước
Khả năng giữ nước của ete xenlulo là rất quan trọng đối với chất lượng của vật liệu xây dựng. Trong các sản phẩm như vữa và bột trét, ete xenlulo có thể tạo thành màng nước dày đặc trên bề mặt vật liệu để ngăn nước bay hơi quá nhanh, từ đó kéo dài thời gian mở và khả năng hoạt động của vật liệu. Điều này đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện độ bền liên kết và ngăn ngừa nứt.
5. Tính lưu biến và thi công
Việc bổ sung ete cellulose cải thiện đáng kể các đặc tính lưu biến của vật liệu xây dựng, tức là đặc tính dòng chảy và biến dạng của vật liệu dưới tác dụng của ngoại lực. Nó có thể cải thiện khả năng giữ nước và bôi trơn của vữa, tăng khả năng bơm và dễ dàng thi công vật liệu. Trong quá trình thi công như phun, cạo và xây, cellulose ether giúp giảm sức cản và nâng cao hiệu quả công việc, đồng thời đảm bảo lớp phủ đồng nhất không bị chảy xệ.
6. Khả năng tương thích và bảo vệ môi trường
Cellulose ether có khả năng tương thích tốt với nhiều loại vật liệu xây dựng, bao gồm xi măng, thạch cao, vôi, v.v. Trong quá trình thi công, nó sẽ không phản ứng bất lợi với các thành phần hóa học khác để đảm bảo độ ổn định của vật liệu. Ngoài ra, cellulose ether là một chất phụ gia xanh và thân thiện với môi trường, chủ yếu có nguồn gốc từ sợi thực vật tự nhiên, vô hại với môi trường và đáp ứng các yêu cầu bảo vệ môi trường của vật liệu xây dựng hiện đại.
7. Các thành phần biến tính khác
Để cải thiện hơn nữa hiệu suất của ete xenlulo, các thành phần biến đổi khác có thể được đưa vào sản xuất thực tế. Ví dụ, một số nhà sản xuất sẽ tăng cường khả năng chống nước và chống chịu thời tiết của ete xenlulo bằng cách kết hợp với silicone, parafin và các chất khác. Việc bổ sung các thành phần biến đổi này thường nhằm đáp ứng các yêu cầu ứng dụng cụ thể, chẳng hạn như tăng khả năng chống thấm và độ bền của vật liệu trong lớp phủ tường bên ngoài hoặc vữa chống thấm.
Là một thành phần quan trọng trong vật liệu xây dựng, ete xenlulo có các đặc tính đa chức năng, bao gồm làm đặc, giữ nước và cải thiện các đặc tính lưu biến. Thành phần chính của nó là cấu trúc cơ bản xenlulo và các nhóm thế được tạo ra bởi phản ứng ete hóa. Các loại ete xenlulo khác nhau có ứng dụng và hiệu suất khác nhau trong vật liệu xây dựng do sự khác biệt về các nhóm thế của chúng. Ete xenlulo không chỉ có thể cải thiện hiệu suất xây dựng của vật liệu mà còn cải thiện chất lượng tổng thể và tuổi thọ của các tòa nhà. Vì vậy, ete xenlulo có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong vật liệu xây dựng hiện đại.
Thời gian đăng: 18-09-2024