Почему эти три термина вызывают путаницу
Термины «волокно», «целлюлоза» и «эфир целлюлозы» кажутся тесно связанными, но они обозначают разные материалы.
Такая путаница особенно часто встречается в сфере строительных материалов. Производитель строительного раствора может называть HEMC или HPMC “целлюлозой”. Поставщик бетона может говорить о целлюлозном волокне. Разработчик рецептуры покрытий может запрашивать HEC. Эти продукты имеют отношение к растительной целлюлозе, но их физическая форма и технические свойства различаются.
Клетчатка — это обширная категория материалов. Целлюлоза — это природный полимер, содержащийся в тканях растений. Эфир целлюлозы — это химически модифицированное производное целлюлозы, которое изменяет текучесть и водопоглощающие свойства рецептуры.
Это различие имеет значение, поскольку неподходящий материал не может решить нужную задачу.
A волокно для предотвращения растрескивания бетона не может заменить эфир целлюлозы в клее для плитки. Эфир целлюлозы не способен обеспечить такое же укрепление после появления трещин, как сталь, полипропилен, базальт или целлюлозное волокно. Кроме того, натуральную целлюлозу нельзя просто добавлять в любой состав на водной основе и ожидать, что она растворится.
Компания «Shandong Jianbang Fiber» отмечает, что многие ошибки при закупках начинаются с неясного наименования продукта. Покупателям следует сначала определить, какая функция им необходима. После этого они могут выбрать физическое волокно, волокно на основе целлюлозы или сорт целлюлозного эфира.
Что такое клетчатка?
«Волокно» — это общий термин, обозначающий материал, состоящий из тонких и удлиненных элементов. Этими элементами могут быть непрерывные нити или короткие отдельные волокна.
Клетчатка может поступать из различных источников:
- Растения
- Животные
- Синтетические полимеры
- Стекло
- Базальтовая порода
- Углерод
- Сталь
- Целлюлозная масса
Это слово обозначает форма и структура самого материала, а не одного химического состава.
В строительстве волокна, как правило, распределяются в бетоне, строительном растворе, асфальте, штукатурке или композитных материалах. Их удлиненная форма позволяет им пересекать слабые зоны и формирующиеся трещины.
Волокно может сдерживать микротрещину до того, как она станет видимой. Более крупные волокна могут продолжать переносить напряжение даже после появления трещин в цементной матрице. Другие волокна в основном удерживают влагу, улучшают когезию или снижают сегрегацию.
Компания «Shandong Jianbang Chemical Fiber» поставляет несколько типы строительного волокна через Ecocretefiber™ бренда. Ассортимент продукции включает полипропиленовое волокно, макросинтетическое волокно, стальное волокно, базальтовое волокно, ПВА-волокно, волокно PAN, стекловолокно AR и целлюлозное волокно.
Каждый из них решает свою инженерную задачу.
Микроволокно из полипропилена обычно выбирается в связи с ранним появлением трещин, вызванных пластической усадкой. Макросинтетические и стальные волокна обеспечить более прочную арматуру после появления трещин. Базальт и Стеклянные волокна AR обеспечивают минеральное армирование для определенных систем на цементной основе. Целлюлозное волокно обладает естественной волокнистой структурой и способствует регулированию влажности, укреплению связности и распределению трещин в подходящих составах.
Что такое целлюлоза?
Целлюлоза — это природный полисахарид. Растения используют её в качестве основного строительного материала для своих клеточных стенок.
Её длинные молекулярные цепи состоят из глюкозных остатков, соединенных бета-1,4-гликозидными связями. Эти прямые цепи тесно взаимодействуют друг с другом и образуют прочную внутреннюю сеть водородных связей. Такая структура придает целлюлозе жесткость и делает нативную целлюлозу труднорастворимой в воде.
Хлопок содержит очень высокую долю целлюлозы. Древесина также содержит целлюлозу наряду с гемицеллюлозой, лигнином и другими природными компонентами. Эти виды сырья можно очистить и переработать в целлюлозу, бумагу, регенерированные волокна, химические производные и промышленные добавки.
Натуральная целлюлоза не всегда может служить загустителем для любой водной формулы. Ее естественная молекулярная структура ограничивает растворимость в воде.
Химическая модификация изменяет эти свойства. Производители вводят в цепь целлюлозы новые функциональные группы. Полученное в результате производное может диспергироваться, набухать или растворяться в воде. Эфиры целлюлозы представляют собой одно из важнейших семейств производных.
Целлюлоза и крахмал — это не одно и то же
И целлюлоза, и крахмал состоят из глюкозы, но их молекулярные структуры различаются.
В крахмале преобладают альфа-гликозидные связи. Его цепи могут быть линейными или разветвленными. В целлюлозе присутствуют бета-1,4-связи, и она образует длинные прямые цепи.
Это конструктивное отличие влияет на свойства обоих материалов.
Крахмал может набухать и гелеобразовываться в горячей воде. Многие ферменты также способны относительно легко расщеплять крахмал. Целлюлоза же в тех же условиях сохраняет гораздо большую устойчивость.
В исходной статье правильно подчеркивается различие между альфа- и бета-связями. Однако в ней также содержится утверждение о том, что целлюлоза может разлагаться на крахмал. Это утверждение здесь не используется, поскольку оно неточно описывает обычные химические взаимосвязи между этими двумя полимерами.
Что такое эфир целлюлозы?
Эфир целлюлозы получают путем химической модификации целлюлозы.
В процессе производства очищенная целлюлоза вступает в реакцию с одним или несколькими этерифицирующими агентами. Гидроксильные группы в цепи целлюлозы частично заменяются функциональными группами, такими как метильные, гидроксиэтильные, гидроксипропильные или карбоксиметильные группы.
Данная модификация изменяет несколько свойств:
- Растворимость в воде
- Скорость гидратации
- Эффективность сгущения
- Поведение термогеля
- Солеустойчивость
- Поверхностная активность
- Совместимость со связующими веществами и поверхностно-активными веществами
Эфиры целлюлозы могут быть ионными или неионными.
CMC представляет собой анионный эфир целлюлозы. HEC, HEMC и HPMC обычно относят к неионным эфирам целлюлозы.
Эти материалы обычно поставляются в виде белых или кремовых порошков. При правильном добавлении в воду или в состав сухой смеси они гидратируются и изменяют вязкость и текучесть системы.
Эфиры целлюлозы широко используются в строительных растворах, шпаклевках для стен, клеях для плитки, лакокрасочных покрытиях, моющих средствах, средствах личной гигиены, жидкостях для нефтедобычи, чернилах и многих других продуктах на водной основе.
Как эфир целлюлозы повышает вязкость
Эфир целлюлозы не загущает состав так же, как минеральный наполнитель.
После смачивания полимерные цепи гидратируются и расширяются в водной фазе. Кроме того, цепи вступают во взаимодействие и переплетаются между собой. Это создает сопротивление течению.
Этот эффект влияет на движение воды, пигмента, наполнителя, частиц цемента, частиц латекса и других взвешенных твердых частиц.
Стабильная полимерная сеть может замедлить осаждение. Она также может уменьшить выделение и сегрегацию. В составе покрытия такое же регулирование реологических свойств влияет на ощущения при нанесении кистью, поведение при нанесении валиком, самовыравнивание, устойчивость к стеканию и стабильность при хранении.
Конечный результат зависит не только от названия продукта.
На эксплуатационные характеристики влияют такие факторы, как молекулярная масса, степень замещения, класс вязкости, обработка частиц, концентрация, температура, содержание соли, pH, энергия перемешивания и химический состав рецептуры.
Именно поэтому материал с высокой вязкостью не всегда является оптимальным выбором. Клей для плитки, шпаклевка для стен, моющее средство и буровой раствор требуют разных характеристик вязкости и поведения при гидратации.
Целлюлозное волокно против целлюлозного эфира
Целлюлозное волокно и эфир целлюлозы получают из целлюлозы, однако их механизмы действия различаются.
| Сравнение | Целлюлозное волокно | Эфир целлюлозы |
|---|---|---|
| Физическая форма | Видимые или микроскопические короткие волокна | Мелкий полимерный порошок |
| Основной механизм | Физическая сеть и оптоволоконные мосты | Гидратация, растворение и переплетение полимерных цепей |
| Основная должность в строительстве | Распределение трещин, сцепление, регулирование влажности, усиление конструкции | Задержка воды, регулирование вязкости, реология, время открытой консистенции и стабильность свежего теста |
| Поведение в воде | Поглощает или удерживает воду, но при этом обычно сохраняет форму волокон | В зависимости от марки увлажняется, набухает или растворяется |
| Типичные области применения | Бетон, строительный раствор, асфальт, штукатурка, плиты, арматурные системы | Клей для плитки, шпаклевка для стен, штукатурка, затирка, гидроизолирующий раствор, покрытия |
| Типичный поставщик | Производитель бетона и строительного волокна | Производитель химических веществ на основе эфиров целлюлозы |
| Пример продукта | Целлюлозное волокно Ecocretefiber™ | Zhiwei HEC, HEMC или HPMC |
Целлюлозное волокно остается волокном в составе смеси. Физические нити входят в состав структуры материала.
Эфир целлюлозы ведет себя как растворимый или гидратируемый полимер. Он изменяет реологические свойства в жидкой фазе и в свежем состоянии.
Эти два компонента могут иногда входить в состав одной сухой смеси, но их нельзя заменять друг другом в равных пропорциях по весу.
Почему строители часто называют целлюлозный эфир просто “целлюлозой”
На рынках сухих строительных смесей работники часто сокращают названия продуктов.
HPMC можно называть “целлюлозой”. HEMC также может продаваться под этим же неофициальным названием. Такая формулировка удобна в повседневной речи, но с технической точки зрения она является неполной.
Этот термин может означать:
- HPMC
- HEMC
- HEC
- CMC
- Еще один модифицированный эфир целлюлозы
- Физическое целлюлозное волокно
Эти продукты не обладают одинаковыми эксплуатационными характеристиками.
Покупатель, который запрашивает просто “целлюлозу”, может получить продукт с несоответствующим химическим составом, вязкостью, типом поверхностной обработки или назначением.
В профессиональном запросе следует указать полное название типа изделия и предполагаемую сферу применения. Например:
- HEMC для цементного клея для плитки
- Шпатлевка HEMC для наружных стен
- HEC для архитектурной латексной краски
- HEC для бурового раствора
- Гидроксипропилметилцеллюлоза (HPMC) для гипсовой штукатурки
- Целлюлозное волокно для бетона или строительного раствора
Понятные названия значительно облегчают техническое общение.
Основные типы целлюлозных эфиров
CMC
Карбоксиметилцеллюлоза обычно поставляется в виде карбоксиметилцеллюлозы натрия.
CMC является водорастворимым веществом и может обеспечивать загущение, суспендирование, связывание, пленкообразование и регулирование содержания воды. На исходной странице перечислены области применения в обычных шпаклевках для внутренних работ, лакокрасочных покрытиях, пищевой и медицинской промышленности, керамике, полиграфии, производстве моющих средств и многих других отраслях.
Его ионный характер влияет на совместимость с солями, цементом, пигментами и другими добавками. Марку CMC, используемую в одной отрасли, не следует автоматически переносить в рецептуру другой отрасли.
HEC
HEC означает гидроксиэтилцеллюлозу.
Это неионогенный водорастворимый эфир целлюлозы, который применяется в производстве лакокрасочных материалов, бытовой химии, нефтепромысловых жидкостей, чернил, чистящих средств и других составов на водной основе.
Чживэй описывает HEC как полимер, который повышает вязкость и регулирует текучесть. Основные области его применения — это лакокрасочные материалы, бытовая химия и нефтепромысловые жидкости.
В покрытиях на водной основе HEC способствует повышению вязкости, улучшению наносимости, стабилизации суспензии пигментов и обеспечению стабильности при хранении.
В средствах личной гигиены и бытовой химии он способствует формированию стабильной и контролируемой текстуры.
В буровых, ремонтных, заканчивающих и добывающих жидкостях HEC выполняет функцию вязкоувеличителя и компонента, регулирующего свойства жидкости.
HEC не следует путать с HEMC. На исходной веб-странице в одном из разделов допущена эта ошибка в наименовании.
HEMC
HEMC — это гидроксиэтилметилцеллюлоза.
HEMC широко применяется в строительных материалах на цементной основе. Благодаря сочетанию загущающих и водоудерживающих свойств он позволяет контролировать поведение свежего раствора во время смешивания, нанесения, разравнивания и затвердевания.
В плиточном клее HEMC способствует удержанию влаги, увеличению времени открытой выдержки, времени корректировки, улучшению рабочих характеристик при нанесении шпателем, снижению скольжения, повышению адгезии и прочности на сдвиг. Конечный результат по-прежнему зависит от цемента, гранулометрического состава песка, наполнителей, redisperible полимера, температуры и последовательности смешивания.
В шпаклевке для стен HEMC способствует замедлению быстрой потери влаги, стабилизации свежей смеси, улучшению распределения и формированию более ровного нанесенного слоя.
К другим областям применения относятся гипс, штукатурка, грунтовые слои для фасадных утеплительных систем (EIFS), ремонтные растворы, затирочные растворы, гидроизоляционные растворы и кладочные растворы.
HPMC
Гидроксипропилметилцеллюлоза — ещё один распространённый неионогенный эфир целлюлозы.
Строительные марки используются в составах на основе цемента и гипса. HPMC позволяет улучшить водоудерживающую способность, время открытой выдержки, обрабатываемость, реологические свойства, а также устойчивость к оседанию или выделению жидкости.
Различные марки HPMC могут отличаться по вязкости, степени замещения, температуре гелеобразования, растворимости и способности удерживать воздух. Марка, предназначенная для затирки плитки, может оказаться неподходящей для толстослойной штукатурки или самовыравнивающегося состава.
Как действует эфир целлюлозы в клеях для плитки
Клей для плитки должен оставаться пластичным, но при этом обладать достаточной вязкостью, чтобы удерживать валики, нанесенные шпателем.
Если вода слишком быстро вытекает из раствора, это может негативно повлиять на гидратацию цемента и смачивание клея. Кроме того, у монтажника может исчезнуть возможность отрегулировать положение плитки.
HEMC или HPMC замедляют проникновение воды и повышают стабильность раствора в свежем состоянии. Раствор более равномерно распределяется по основанию. Укладчик получает больше времени для укладки и выравнивания плитки.
На вертикальных поверхностях правильный реологический профиль предотвращает скольжение плитки, не делая при этом раствор чрезмерно липким.
Эфир целлюлозы должен взаимодействовать со всей рецептурой в целом. На конечный результат влияют такие факторы, как химический состав цемента, гранулометрический состав заполнителя, порошок редиспергируемого полимера, эфир крахмала, наполнитель, потребность в воде, температура и время выдержки.
Чживэй рекомендует оценивать время открытой выдержки, скольжение, время корректировки, поведение при затирке и адгезию, а не выбирать марку, ориентируясь исключительно на вязкость.
Как эфир целлюлозы влияет на шпатлевку для стен
Шпаклевка для стен должна наноситься ровным слоем и обеспечивать гладкую поверхность.
Быстрая потеря влаги создает сопротивление при затирке. Поверхность может стать шероховатой, порошкообразной или трудно поддающейся исправлению. Плохая свежая стабильность также может привести к выделению воды, расслоению или неравномерной толщине слоя.
HEMC способствует удержанию влаги и поддержанию стабильной консистенции. Апликатор может наносить и разравнивать шпатлевку с меньшим усилием. Слой остается пригодным для корректировки поверхности.
Лучшая стабильность в свежем состоянии способствует получению более однородного покрытия. Однако эфир целлюлозы не может компенсировать недостатки, связанные с неподходящим связующим веществом, крупнозернистым наполнителем, избытком воды, некачественной подготовкой основания или несбалансированной полимерной системой.
При выборе сорта следует учитывать условия эксплуатации (внутренние или наружные), степень измельчения наполнителя, толщину слоя, способ нанесения (вручную или механически), климатические условия, а также требуемые тактильные характеристики поверхности.
Как работает HEC в лакокрасочных покрытиях на водной основе
Покрытия на водной основе требуют поддержания контролируемой вязкости на нескольких этапах.
Покрытие должно сохранять стабильные свойства в емкости. Оно должно разливаться без чрезмерных брызг. Оно должно хорошо распределяться при нанесении кистью или валиком. После нанесения вязкость должна восстановиться в достаточной степени, чтобы уменьшить стекание, но при этом позволить поверхности выровняться.
Для управления этим балансом широко используется метод HEC.
Кроме того, он способствует поддержанию суспензии пигментов и наполнителей во время хранения. Марки с обработанной поверхностью могут гидратироваться более медленно, что помогает избежать образования комков при добавлении.
В статье на сайте Sohu приведены полезные описания характеристик HEC: текучести, растекания, защиты от разбрызгивания, дисперсии и хранения. Чживэй также указывает на возможность применения HEC в архитектурных покрытиях, красках с высоким содержанием ПВХ, промышленных водоразбавляемых покрытиях, текстурированных покрытиях и водоразбавляемых чернилах.
Можно ли совместно использовать бетонное волокно и эфир целлюлозы?
Да, но они выполняют разные задачи.
Волокно может сдерживать образование трещин или создавать армирующую сетку. Эфир целлюлозы регулирует поведение материала в свежем состоянии до его затвердевания.
Рассмотрим вариант с ремонтной смесью.
Макро- или микроволокна может улучшить распределение трещин и повысить вязкость. HEMC может улучшить водоудерживающую способность и уплотняемость. Порошок редиспергируемого полимера может способствовать улучшению адгезии и эластичности. Пеногаситель может помочь устранить нежелательные пузырьки воздуха.
Каждый компонент выполняет свою функцию.
Формулу ещё предстоит протестировать, поскольку добавки могут вступать во взаимодействие. Повышенная вязкость эфира целлюлозы может повлиять на дисперсию волокон. Избыток воздуха может снизить плотность. Слишком высокая водоудерживающая способность может изменить время схватывания и раннюю прочность. Длинные волокна могут ухудшить технологичность.
В ходе лабораторного исследования необходимо проверить:
- Сухое смешивание и распределение волокон
- Спрос на воду
- Время перемешивания и образование комков
- Поведение при нанесении шпателем или насосом
- Время открытия и условия
- Содержание воздуха
- Поведение трещин
- Адгезия и механические характеристики
Как выбрать подходящий товар
1. Определите основную проблему
Используйте целлюлозный эфир, если основными задачами являются удержание воды, вязкость, время открытой консистенции, обрабатываемость, суспензионность или стабильность свежего раствора.
2. Определите систему переплета
Цемент, гипс, известь, полимерная дисперсия, поверхностно-активные вещества моющих средств и нефтяные рассолы по-разному реагируют на эфиры целлюлозы.
Класс продукта должен соответствовать связующему веществу и жидкой фазе.
3. Сравнивайте эксплуатационные характеристики, а не только вязкость
Два продукта с одинаковой лабораторной вязкостью могут вести себя по-разному в растворе.
Химия замещения, молекулярная масса, размер частиц, обработка поверхности, температура гелеобразования и содержание воздуха могут влиять на эксплуатационные характеристики материала.
4. Воспользуйтесь пробной формулой
Рекомендация поставщика — это отправная точка.
Производитель должен провести испытания материала с использованием собственного цемента, песка, наполнителя, полимера, воды, при заданной температуре и с применением собственного смесительного оборудования.
5. Запрос пакета документов
TDS, SDS, COA, метод определения вязкости, содержание влаги, зольность, степень измельчения и внешний вид помогают подтвердить стабильность партии.
Компания Zhiwei заявляет, что её плановый контроль качества включает проверку вязкости, степени измельчения, влажности, зольности, внешнего вида, а также предоставление сертификатов анализа (COA) по каждой партии.
Распространенные ошибки при закупках
- Заказ “целлюлозы” без указания полного химического названия
Поставщик не может знать, что именно требуется покупателю: HEC, HEMC, HPMC, CMC или целлюлозное волокно. - Путаница между HEC и HEMC
HEC — это гидроксиэтилцеллюлоза. HEMC — это гидроксиэтилметилцеллюлоза. - Выбор только по вязкости
Поведение материала зависит не только от одного показателя вязкости. - Использование HEC, предназначенного для нанесения покрытий, в строительной рецептуре без проведения испытаний
Гидратация, реологические свойства, солеустойчивость и совместимость со связующими веществами могут не совпадать. - Замена целлюлозного волокна на эфир целлюлозы
Одно сохраняет волокнистую структуру. Другое изменяет водную фазу. - Прямое копирование рецепта путти из Интернета
Цемент, наполнитель, климатические условия, производственное оборудование и местное сырье могут различаться. - Добавление дополнительного количества воды, если раствор получается слишком густым
Увеличение количества воды может привести к снижению прочности, адгезии, устойчивости к провисанию и качества поверхности. - Предположение о том, что более высокая дозировка всегда дает лучший результат
Избыток эфира целлюлозы может замедлить схватывание, увеличить содержание воздуха или изменить механические характеристики.
Компании «Shandong Jianbang Fiber» и «Zhiwei» удовлетворяют разные потребности
Shandong Jianbang Chemical Fiber Co., Ltd. сосредоточено на физические армирующие волокна через Ecocretefiber™ бренд.
Эти волокна используются в бетоне, строительном растворе, торкретирование, асфальт, сборные конструкции, полы, дороги, мосты, туннели и другие объекты инфраструктуры.
Чживэй (Цзинань) — это производитель и поставщик целлюлозных эфиров, упомянутый в данной статье. Ассортимент продукции компании включает марки HEC, HEMC и HPMC, предназначенные для строительных материалов, водоразбавляемых покрытий, бытовой химии и нефтепромысловых составов. Компания также предоставляет рекомендации по выбору марок, образцы, услуги по испытанию партий продукции и документы, подтверждающие качество.
Клиентам, которым требуется волокно для контроля трещин, следует обратиться в компанию «Shandong Jianbang Fiber».
Клиентам, которым требуется обеспечить водоудерживающую способность, регулировать вязкость, время открытия или корректировать реологические свойства, рекомендуется рассмотреть возможность использования эфиров целлюлозы от компании Zhiwei.
Некоторым производителям сухих смесей требуются оба семейства продуктов. В таком случае оба поставщика должны иметь единое представление о целевых областях применения и плане испытаний.
Контрольный список для покупателя
| Вопрос | Направление развития продукта |
|---|---|
| Нужно ли контролировать появление трещин после затвердевания? | Волокно в бетоне или строительном растворе |
| Вам требуется более высокая вязкость разрушения после растрескивания? | Сталь или макросинтетическое волокно |
| Вам требуется контроль усадки пластика? | Микроволокно из полипропилена или подходящее целлюлозное волокно |
| Вам нужно улучшить способность удерживать влагу? | HEMC или HPMC для строительных систем |
| Вам нужно, чтобы заведение работало дольше? | Эфир целлюлозы строительного назначения |
| Вам требуется регулировать вязкость покрытия? | HEC или соответствующий HEMC |
| Вам нужны данные о вязкости жидкостей, используемых в нефтедобыче? | HEC нефтепромыслового качества |
| Вам нужна натуральная волокнистая добавка? | Целлюлозное волокно |
| Вам нужен модификатор на основе водорастворимого полимера? | Эфир целлюлозы |
| Вы не уверены в оценке? | Провести лабораторные испытания образцов |
Заключение
Термины «волокно», «целлюлоза» и «эфир целлюлозы» связаны между собой, но они обозначают не один и тот же продукт.
Под волокном понимается удлиненная форма материала. В бетоне и строительном растворе волокна образуют физическую сеть и способствуют предотвращению растрескивания, распределению напряжений или повышению вязкости.
Целлюлоза — это природный растительный полимер. Она служит сырьем для производства целлюлозных волокон и множества химически модифицированных производных.
Эфир целлюлозы получают путем модификации целлюлозы с помощью этерификации. Полученный полимер может гидратироваться или растворяться в воде, что приводит к изменению вязкости, водоудерживающей способности, технологичности, времени открытой выдержки, суспензионных свойств и стабильности свежего раствора.
Компания «Shandong Jianbang Fiber» считает, что наиболее важное отличие заключается в механизме действия. Волокна действуют в основном за счет своей физической структуры и способности перекрывать трещины. Эфиры целлюлозы действуют в основном за счет взаимодействия с водой и реологических свойств полимера.
Правильный выбор начинается с определения задачи, которую должна решить данная формулировка.
Ecocretefiber™ поставляет волокна для физического армирования бетона, строительного раствора, асфальта, торкрет-бетона и материалов для инфраструктуры.
Чживэй (Цзинань) поставляет эфиры целлюлозы для использования в строительстве, производстве лакокрасочных материалов, бытовой химии и нефтепромысловых составов.
Если волокнистое армирование и эфир целлюлозы подбираются с учетом их конкретных функций, производители могут добиться более эффективного предотвращения образования трещин, более ровного нанесения, более стабильного производства и более однородного качества готовой продукции.
