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纖維素醚是天然材料纖維素的衍生物，在許多用途中作為添加劑來改善產品的性能。例如，醚化的纖維素可作為保水劑、增稠劑、粘合和分散劑，也可作為保護膠體和穩定劑、懸浮基、乳化劑和成膜助劑。
纖維素是自然界中的物質如木材、亞麻或棉花的基本材料，由無支鏈的長纖維分子構成。一個單一的“纖維素纖維”可以由多達一萬個獨立的無水葡萄糖單元構成。在纖維素中，纖維分子呈束狀排列，由此形成了所謂的微小的原纖維，最終得到了“緊密交織的”網狀結構的纖維素分子。大量的強氫鍵使每個纖維素纖維之間的結合十分緊密。
纖維素醚分子的化學結構與纖維素非常相似(見圖1和圖2)。在醚化過程中，一個獨立的無水葡萄糖單元中的三個自由OH基團被取代(至少部分取代)，意味著原始纖維素分子之間的緊密結合減弱了，因此纖維素才變成了水溶性的產品。
在技術上纖維素醚最重要的性能是其增加液體粘性的能力，因此它可作為增稠劑使用。纖維素醚的增稠作用取決于：
聚合度 (DP)
纖維素醚的濃度
剪切速率
溫度
溶解的鹽的濃度
在其它參數不變的情況下，纖維素醚溶液的粘度隨聚合度的提高而提高(圖3)。這種作用在低聚合度的情況下表現得比在高聚合度的情況下更為明顯。
HPMC/HEMC等級的保水性
不同等級的MC最重要的性能是它們在建筑材料系統中的保水能力。為了獲得良好的工作性，需要在較長的時間里保持砂漿中含有足夠的水份。由于水在無機組份之間起到了潤滑劑和溶劑的作用，因此薄層砂漿才可以進行梳理，抹灰砂漿才可以用抹子進行攤鋪。易吸水的墻體或陶瓷磚在使用了添加纖維素醚的砂漿后不需要進行預濕。所以MC可以帶來快速和經濟的施工效果。
為了凝結，膠凝材料如水泥和石膏需要水進行水化。正確摻量的MC可以在足夠長的時間里保持砂漿中的水份使得凝結硬化過程得以持續進行。
獲得足夠的保水能力所需要的MC摻量取決于：
基層的吸收性
砂漿的組成
砂漿的層厚
砂漿的需水量
膠凝材料的凝結時間
保水性是通過測定某一固定的時段內在攪拌好的砂漿中保留下來的水量與總用水量之比。為了模擬易吸水的基層，或者使用濾紙板，或者使用某一特定的真空度。這些試驗在DIN 18555-7和ASTM C 91進行了描述。
在相同的MC摻量下，粘度增加時保水性也增大(圖4)。
未摻加Tylose MC的砂漿保水率大約為75%。增大MC的量可以明顯增加保水能力。
復合增稠劑對稠度和抗垂流性的影響
通過控制所使用的Tylose MC的摻量、粘度和改性程度，可以使砂漿達到適宜的抗垂流性和最佳的稠度。采用改性的MC產品可以對砂漿的施工性能產生如下影響：
提高抗垂流性
改善可工作性
增加需水量
增加稠度
降低粘性
提高屈服值
延緩凝結時間
稠度可以通過改變顆粒尺寸分布和選擇不同種程度的改性Tylose MC進行調節。MC的顆粒尺寸越細，砂漿稠化的速度越快。圖6中的稠度是通過測量砂漿攪拌過程中對Hobart攪拌機的輸入功率確定的。
圖7為MC改性程度對砂漿需水量的影響。按EN 1308測試的瓷磚滑移值保持一定，以此來控制稠度。改性程度越高，需水量越大。
纖維素醚除了賦予砂漿上述各種有益的性能，還會延緩水泥的水化動力學過程 – 這種作用效果在較為寒冷的地區對砂漿是不利的。這種緩凝作用主要是由于纖維素醚分子吸附在正在水化的水泥系統中的各種礦物相上，但一般來說一致的看法是纖維素醚分子主要吸附在C-S-H和氫氧化鈣等水化產物上，很少吸附在熟料原始礦物相上。此外，由于孔溶液粘度的增加，纖維素醚降低了離子(Ca2+, SO42-, …) 在孔溶液中的活動性，從而進一步延緩了水化過程。
采用等溫熱量測定方法系統研究了纖維素醚的緩凝作用。等溫熱量測定是非常精確的試驗方法，常用于礦物膠凝材料系統水化動力學/凝結時間的研究。等溫熱量測定方法對研究建筑材料添加劑的緩凝/促凝作用非常有效。在我們進行的研究中使用了TAM Air儀器 (Thermometric AB, 瑞典) 。
如果更詳細地觀察纖維素醚引起的水化延遲，可以發現水泥基系統中的纖維素醚摻量與水化延遲之間有很強的相關性。纖維素醚在礦物膠凝材料系統中的濃度越高，水化延遲作用就越強烈。此外，纖維素醚不僅延緩凝結，而且也會推遲水泥砂漿系統的硬化過程。詳細的研究發現纖維素醚對最重要的水泥熟料礦物相硅酸三鈣(C3S)和鋁酸三鈣(C3A)水化動力學的影響方式是不同的。纖維素醚主要降低C3S加速期的反應速度，而對于C3A / CaSO4系統則是由于纖維素醚延長了誘導期 (見圖9和圖10)。以上述方式對C3S水化的阻礙會造成砂漿硬化過程的延遲，而C3A / CaSO4系統誘導期的延長則會使砂漿的凝結推遲。
等溫熱流量[mW/g](～反應速率)
等溫熱流量[mW/g](～反應速率)
纖維素醚的緩凝作用不僅取決于它在礦物膠凝材料系統中的濃度，而且取決于它的化學結構。可以總結出來的一般趨勢是，對MHEC來說，甲基化的程度越高，纖維素醚的緩凝作用就越小。此外，親水取代(如對HEC的取代)較憎水取代(如對MH、MHEC、MHPC的取代)的緩凝作用更強。這種作用如圖11所示。
粘度是另一個重要的參數，它所表現的是纖維素醚的化學特性。如上所述，粘度主要影響保水能力，對新拌砂漿的工作性也有顯著影響。但是，試驗研究發現纖維素醚的粘度對水泥水化動力學幾乎沒有任何影響-這種效果是有好處的，至少在一定程度上可以簡化十分復雜的砂漿配方。
高度改進和創新的纖維素醚通過加入不同的復合增稠劑進行改性。這些添加劑與大部分水泥相之間有強烈的相互作用從而對水泥的水化動力學產生顯著的影響。這些添加劑由天然聚合物(如淀粉醚)以及各種合成聚合物組成。一般的規則是復合增稠劑對水化過程的延遲程度要比纖維素醚大得多 (見圖
12)。但是，水泥水化的主要影響是否來自天然或合成復合增稠劑還無法得到一個一般性的結論。
不同品種的纖維素醚在水泥基干拌砂漿產品中的應用 最新評論:
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