Основные свойства и применение эфиров целлюлозы

Эфиры целлюлозы являются эффективными добавками для повышения водоудерживающих свойств сухих строительных смесей. Если в тонком слое обычная цементно-песчаная смесь может обеспечить водоудержание на уровне 75−80%, то водоудерживающая добавка повышает эту цифру до 97−98%. Для достижения этого эффекта необходима дозировка эфира целлюлозы в 0,1−0,4% от массы сухой смеси, при этом достигнутое значение водоудержания сохраняется в течении времени, необходимого для завершения ранних стадий процессов гидратации вяжущего вещества, т. е. 0,5−2 ч. При растворении в жидкой фазе твердеющей системы полимерной молекулы эфира целлюлозы вязкость водной фазы значительно возрастает. Время растворения (диспергирования) эфира целлюлозы зависит от двух основных факторов: размера частиц и степени полимеризации, при этом низковязкие материалы растворяются быстрее, чем высоковязкие. Молекулы растворенной целлюлозы образуют аквакомплексы, прочно удерживающие воду. Энергия удержания воды молекулами эфиров целлюлозы находятся в пределах 1250−2500 кДж/кг.

Современные добавки на основе модифицированных эфиров целлюлозы характеризуются высокой щелочестойкостью и устойчивостью к действию растворов электролитов, что особенно важно при их использовании в растворных смесях на основе портландцемента, характеризующихся pH? 12. Эфиры целлюлозы как неионогенные ПАВ рассматриваются также в качестве защитных коллоидов, обладающих высокой стабилизирующей способностью. Наряду с водоудерживающим эффектом (основной целью применения добавок такого типа), полезное действие эфиров целлюлозы обусловлено уменьшением седиментации растворных смесей из-за общего загустевания жидкой фазы. Другое свойство которое обеспечивают эфиры целлюлозы — это пластификация — улучшение обрабатываемости, удобонаносимость. Пластифицирующее действие эфиров целлюлозы связано также с воздухововлечением, обусловленным их поверхно-активными свойствами. При больших дозировках этой добавки и интенсивном перемешивании растворной смеси воздухововлечение может оказаться значительным. Применение модифицированных эфиров целлюлозы в растворных смесях, как правило, вызывает увеличение водоцементного отношения. Защитные коллоидные свойства эфиров целлюлозы приводят к замедлению диффузионных процессов и к неизбежному удлинению сроков схватывания (замедлению схватывания) твердеющих цементных систем, что необходимо учитывать при разработке составов растворных смесей.

Рассматривая влияние эфиров целлюлозы на свойства растворов необходимо отметить, что в большинстве случаев фиксируется некоторое повышение прочности сцепления раствора с основанием — подложкой из цементного раствора (бетона), с керамической плиткой. Это имеет значение при использовании таких смесей в качестве клеев для керамической плитки, шпатлевок. Отмеченный эффект обусловлен собственными вяжущими свойствами целлюлозы, образующей в твердеющей системе тонкие клеющие прослойки, а также лучшим проникновением смеси в поры основания в следствии ее пластификации.

Высокие адгезионные свойства и повышение прочности сцепления с основанием обычно сопровождаются также некоторым снижением прочности раствора при сжатии, изгибе, растяжении. Абсолютная величина снижения прочности зависит от вида и концентрации добавки и особенно от условий твердения (влажное, водное, сухое). Для растворов, модифицированных эфирами целлюлозы, зафиксировано снижение деформации усадки при высыхании по сравнению с системой без добавки. Следствием присутствием в твердеющей системе эфиров целлюлозы является повышение водопоглащения, что обусловлено вторичным ее набуханием в воде, однако водопроницаемость снижается, поскольку происходит закупорка и перекрывание капиллярных пор структуры камня целлюлозным гелем, и система становится тонкопористой.

Применение эфиров целлюлозы в качестве загустителей имеет температурные рамки из-за снижения вязкости при повышении температуры, при этом гидратированная целлюлоза теряет сольватирующий слой, дегидратируется и флокулирует. Предельная рабочая температура, при которой происходит флокуляция эфира целлюлозы и значительное падение вязкости — 60−70 °С. Флокуляция зависит также от наличия и концентрации электролитов в системе.

Обычно порошки эфиров целлюлозы поставляются в многослойных бумажных мешках с внутренним полиэтиленовым вкладышем, в таких закрытых мешках порошки можно хранить несколько лет. Однако после вскрытия мешка из-за гигроскопичности продукта возникает опасность образования комков. Равновесная влажность порошка эфиров целлюлозы составляет от 6−7% при относительной влажности воздуха 35% до 18−20% при относительной влажности 80%. При повышении температуры до 100 °C порошки медленно разлагаются. Ухудшается растворимость, а при 200 °C происходит их обугливание. Порошки эфиров целлюлозы воспламеняются при высокой температуре или будучи в контакте с открытым огнём. Продукт горит медленно с обугливанием.

Области применения эфиров целлюлозы весьма разнообразны. Основные направления использования: производство искусственных волокон (ацетатные, вискозные волокна); эфироцеллюлозных пластмасс (этролы); различных пленок, полупроницаемых мембран (пленки полимерные, фотографические материалы); лакокрасочных материалов (грунтовки, лакокрасочные покрытия, шпатлевки, эфироцеллюлозные лаки). Целлюлозы эфиры применяют также как загустители, пластификаторы и стабилизаторы в глинистых растворах для буровых скважин, асбои гипсоцементных штукатурных смесей, обмазочных масс для сварных электродов, водоэмульсионных красок, красителей (при печати по тканям), зубных паст, парфюмернокосметических средств, водножировых фармацевтических составов, пищевых продуктов (соки, муссы); связующие в литейных производствах; эмульгаторы при полимеризации; ресорбенты загрязнений в синтетических моющих средствах; флотореагенты при обогащении различных руд; текстильно-вспомогательные вещества (аппретирующие и шлихтующие); компоненты клеевых композиций и др. [15].

… …