Метилгидроксиэтилцеллюлозный эфир (МГЭЦ) и метилгидроксипропилцеллюлозный эфир (ГПМЦ) в совокупности называют метилцеллюлозным эфиром (МЭЦ), обозначаемым как МЦ. Метилцеллюлозный эфир является одной из основных добавок в сухие строительные смеси, выполняющей в основном функции водоудержания и загущения.
Метиловый эфир целлюлозы представляет собой порошкообразный эфир целлюлозы, получаемый в результате реакции древесного волокна или очищенного короткого хлопкового волокна в качестве первичного сырья, после химической обработки, в результате реакции микронизирующих агентов, таких как хлористый этилен, хлористый пропилен или оксид этилена. Молекулярная структура целлюлозы состоит из молекулярных связей безводных единиц глюкозы, каждая из которых содержит 3 гидроксильные группы. При определенных условиях гидроксильные группы заменяются на метильные, гидроксиэтильные и гидроксипропильные, в результате чего образуются различные типы целлюлозы. Целлюлоза, замещенная метилом, называется метилцеллюлозой, замещенная гидроксиэтилом — гидроксиэтилцеллюлозой, а замещенная гидроксипропилом — гидроксипропилцеллюлозой. Поскольку метилцеллюлоза представляет собой смешанный эфир, получаемый в результате реакции этерификации, в ее состав входят в основном метильные группы. Однако в нем присутствует небольшое количество гидроксиэтильных или гидроксипропильных групп, которые называются метилгидроксиэтилцеллюлозным эфиром или метилгидроксипропилцеллюлозным эфиром.
Благодаря различным заместителям (таким как метил, гидроксиэтил, гидроксипропил) и разной степени замещения (количество веществ, замещенных каждой активной гидроксильной группой целлюлозы) существуют различные сорта и марки эфира целлюлозы. Различные комбинации могут широко использоваться в других областях, таких как строительная техника, пищевая и фармацевтическая промышленность, повседневная химия, нефтедобыча.
В настоящее время в мире существует четыре вида эфиров целлюлозы, имеющих наиболее значительный объем производства, и их основные области применения следующие:
(1) Метилгидроксиэтилцеллюлозный эфир (МГЭЦ) составляет 80% химических строительных материалов и 20% лакокрасочной промышленности. Этот вид эфира целлюлозы в основном используется в сухих строительных смесях во всем мире. По сравнению с другими видами, МГЭЦ обладает лучшими водоудерживающими и загущающими свойствами, а также более стабильным качеством.
(2) Метилгидроксипропилцеллюлозный эфир (HPMC) в основном используется в фармацевтической и повседневной химической промышленности, значительная его часть применяется в химической промышленности строительных материалов. Однако его водоудерживающие и загущающие свойства несколько ниже, чем у метилгидроксиэтилцеллюлозного эфира, особенно при высоких температурах с низким водоудержанием.
(3) Гидроксиэтилцеллюлозный эфир (ГЭЦ) в основном используется в качестве стабилизатора в лакокрасочной промышленности и буровых растворах нефтяных месторождений, однако его дисперсность, загущение и водоудержание значительно ниже, чем у метилцеллюлозного эфира (МЦ).
(4) Карбоксиметилцеллюлоза натрия (КМЦ) в основном используется в повседневной химической, пищевой, бумажной, текстильной и других отраслях промышленности, небольшое количество — в лакокрасочной промышленности.
Свойства метилового эфира целлюлозы (МЭЦ)
Метилцеллюлозный эфир является необходимым модифицированным материалом для сухих строительных смесей, таких как штукатурный раствор, гипсовая штукатурка, плиточный клей, шпатлевка, самовыравнивающийся материал, раствор для набрызга, обойный клей, конопатка. В различных сухих строительных смесях метилцеллюлозный эфир регулирует консистенцию раствора, его обрабатываемость, сцепляемость и водоудержание.
Основные характеристики метилового эфира целлюлозы следующие:
(1) Отличное удержание воды
Уровень водоудержания является важным показателем для оценки качества метилцеллюлозного эфира, особенно в тонкослойных конструкциях из цементных растворов и изделий на основе камня. Повышенный уровень водоудержания позволяет предотвратить потерю прочности и растрескивание, вызванные чрезмерным высыханием и недостаточной гидратацией. Кроме того, отличная водоудерживающая способность метилового эфира при высоких температурах является одним из основных показателей, по которым можно судить об эффективности метилового эфира. В обычных условиях большинство распространенных метилцеллюлозных эфиров при повышении температуры снижают водоудерживающую способность. При повышении температуры до 40 Т водоудержание обычных метилцеллюлозных эфиров значительно снижается. Это серьезно сказывается на тонкослойной конструкции, расположенной летом на солнечной стороне. Однако восполнение недостатка водоудержания за счет высокой дозировки приведет к повышенной вязкости материала из-за высокой дозировки, что создаст неудобства при строительстве.
Высококачественные продукты на основе метилового эфира целлюлозы проходят уникальный процесс этерификации, обладают отличной дисперсностью и водоудержанием, что позволяет эффективно и равномерно распределять целлюлозу в цементном растворе и продуктах на основе гипса, обволакивать все твердые частицы и образовывать смачивающую пленку, делая всю систему очень стабильной. Влага из упаковки выделяется постепенно в течение длительного времени, часть влаги выходит из пор в результате высыхания и испарения. Большая часть оставшейся влаги продолжает гидратироваться с цементом, известью или гипсом. Даже в жаркой и высокотемпературной среде остается достаточно влаги и времени для протекания реакций гидратации, что обеспечивает прочность сцепления и прочность материала на сжатие. Водоудержание метилового эфира целлюлозы также связано с его вязкостью, тонкостью, растворимостью и дополнительным количеством. Как правило, чем выше вязкость, чем мельче тонкость и чем больше добавка, тем лучше водоудержание.
(2) Сильная адгезия и хорошая устойчивость к провисанию
Еще одним важным свойством метилцеллюлозного эфира является его превосходное загущающее действие. Добавление метилцеллюлозного эфира в сухие строительные смеси позволяет увеличить их вязкость в тысячи раз. Особенно при использовании высококачественного метилцеллюлозного эфира можно получить гораздо более высокую вязкость, чем у обычного метилцеллюлозного эфира, что обеспечивает лучшую устойчивость к провисанию и адгезию. В практическом применении метилцеллюлозный эфир позволяет точно контролировать консистенцию продукта, которая может регулироваться типом и количеством добавляемого метилцеллюлозного эфира.
Загущающий эффект высококачественного метилового эфира целлюлозы тесно связан с его уникальной реологией; его вязкость существенно влияет на прочность связи, текучесть, структурную стабильность и обрабатываемость материала.
(3) Хорошая растворимость
Благодаря специальной обработке поверхности частиц высококачественного метилцеллюлозного эфира достигается отличная растворимость в цементном растворе, гипсе или краске, не происходит агломерации, скорость растворения высокая. Он может способствовать быстрому растворению, особенно в растворной системе с высоким значением pH. Обычно он полностью растворяется за несколько минут; в лакокрасочной системе метиловый эфир эллюлозы можно использовать в виде 2%-3% загущенного водного раствора; в качестве загустителя, водоудерживающего агента и эмульгатора краски он обладает лучшей растворимостью, обрабатываемостью и водоудержанием, чем гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭК), и способствует выравниванию краски и предотвращению следов от кисти: равномерное образование пленки, меньшее разбрызгивание, лучшая тиксотропность.