В предыдущем разделе были представлены общие физические свойства метилцеллюлозы. Другие показатели включают содержание метокси, вязкость, влажность, зольность (в пересчете на сульфаты), хлориды (в пересчете на NaCl), щелочность (в пересчете на NaOH), содержание железа, тяжелых металлов (в пересчете на свинец), эфиров кислот и относительную плотность.
Первоначальное применение МК зависит от его растворимости в воде — важнейшего свойства. Содержание метокси в щелочерастворимых МК (DS=0,1 0,9) составляет от 2% до 16%; в водорастворимых МК (DS=1,3 2,0) содержание метокси составляет от 26% до 32%; а в МК, растворимых в органических растворителях (DS=2,1 и выше), содержание метокси превышает 36%. Эти различия в содержании метокси играют важную роль в различных областях применения МК.
Кроме того, водный раствор MC образует гель при нагревании и разжижается после охлаждения, превращаясь в прозрачный раствор. На этой способности основано множество применений МК. MC может использоваться в качестве пленкообразователя, клея, диспергатора, смачивателя, загустителя и стабилизатора эмульсии. Он широко применяется в строительных материалах, косметике и медицине, моющих средствах, полимерах и других областях.
1. Промышленность строительных материалов
Метилцеллюлоза, универсальное соединение, находит широкое применение в качестве связующего в промышленности строительных материалов и керамики. Ее уникальные свойства повышают связность суспензий, уменьшают флокуляцию, улучшают вязкость и усадку. В керамических глазурях MC действует как суспендирующий агент и связующее, обеспечивая равномерную дисперсию пигментов и позволяя наносить их толстым слоем. Его добавление в огнеупорные материалы снижает потребность в воде, улучшает однородность продукта и стабильность размеров, а также минимизирует количество брака. МК также служит в качестве отвердителя в растворе кирпича и плитки, повышая силу сцепления и контролируя время схватывания и начальную прочность структурного цемента.
MC, как и HPMC, обладает влагоудерживающим эффектом в цементном растворе, что позволяет значительно снизить потери влаги на поверхности бетона. Например, использование МК для подготовки цемента к склеиванию сухой стены позволяет избежать трещин по краям и улучшить адгезию, сцепление и строительные характеристики. Наклеивание кирпича и плитки на шероховатые поверхности может увеличить сцепление раствора, при этом кирпич и плитку не нужно предварительно замачивать. Также можно использовать для приготовления водостойкого и термостойкого (-15-60℃) раствора для склеивания кирпича и плитки; раствора для склеивания кремнеземного огнеупорного кирпича, устойчивого к высоким температурам (1500℃); добавление в цементный раствор МК 4000 мПа-с и небольшого количества мочевины или тиоцианата натрия может быть использовано для строительства при высоких температурах, а также можно приготовить цементный раствор для склеивания устойчивой к нагрузкам керамической плитки. Добавление МК и сополимера винилацетата и малеинового ангидрида в цементный раствор для склеивания кирпича и плитки может увеличить прочность сцепления кирпича и плитки с цементной поверхностью с 0,277МПа (без добавок) до 0,78МПа.
Добавление небольшого количества MC и ускорителя коагуляции цемента (например, формиата кальция) в цементный раствор, используемый для внутренних и внешних стен зданий, позволяет значительно улучшить его коагуляцию и строительные характеристики. Например, добавление МК и поливинилацетата в цементный раствор позволяет создавать тонкие слои на кирпиче и плитке. МК также улучшает характеристики водоразбавляемых порошковых материалов, увеличивая адгезию, уменьшая трещины и расход воды, повышая износостойкость и облегчая строительство.
Добавление МК, диспергатора и синтетического волокна в цементный раствор и раствор из кварцевого песка может использоваться в качестве теплоизоляционной штукатурки, а также для ремонта и замены гипсовой штукатурки. Добавление МК в белый цементный раствор может использоваться в качестве износостойкого, кислотостойкого и хорошо адгезивного покрытия бетонной поверхности и водонепроницаемого слоя.
Если стекловолокно, стальную проволоку или нейлоновое волокно обмакнуть в раствор MC (молекулярная масса 18000-200000) и добавить в штукатурку или бетон, получится армированный волокнами цементный строительный материал. Легкий раствор, который можно экструдировать и создавать, приготовленный из MC (0,1%~2%), волокна и вспенивающего агента, может использоваться в качестве высокопрочного пористого строительного материала. Легкий цементный материал, приготовленный из смеси МК, поверхностно-активного вещества (например, алкилбензолсульфоната натрия) и бикарбоната натрия, может обеспечить быструю коагуляцию цемента и предотвратить растрескивание. Благодаря различным пропорциям, плотность может регулироваться в диапазоне 573,4~1103,4 кг/м³.
MC, наряду с другими полимерами, может значительно улучшить свойства цементной пасты в строительных элементах. Например, добавление высоковязкого МК (10 000-15 000 мПа-с) в цементную, песчаную или известковую пасту может повысить прочность ее сцепления и легкость смешивания. Полученные цементные изделия не только прочны, но и не подвержены чрезмерной усадке. Кроме того, МК можно использовать для защиты поверхности формованных цементных элементов, что еще раз доказывает его ценность в строительстве.
Добавление МК позволяет контролировать время схватывания цементного раствора, повышать прочность на изгиб и сжатие, а также уменьшать усадку. Например, при добавлении в цементный раствор смеси 0,1% МК и замедлителя тартрата натрия, время схватывания исходного цементного раствора 2ч22мин (начальное) и 3ч18мин (конечное) может быть отложено до 4ч11мин (начальное) и 5ч21мин (конечное), а его прочность на изгиб и сжатие увеличивается с исходных (без добавок) 6,64МПа и 39,2МПа до 7. 24МПа и 42. 4МПа; например, при добавлении в цементный раствор вяжущего MC, расширяющего агента (например, сульфата алюмината кальция), порообразователя [силицида кальция (CaSi) или нитрида алюминия (AlN)], диспергатора (например, сульфата лигнина), промотора (например, ZnCl₂, AlCl₃), время схватывания исходного цементного раствора может быть отложено до 4ч11мин (начальное) и 5ч21мин (конечное). Прочность на изгиб и сжатие увеличивается с исходных (без добавок) 6,64МПа и 39,2МПа до 7,24МПа и 42,4МПа. CaCl₂ или другие галогениды) может предотвратить выветривание и улучшить раннюю прочность, особенно при креплении фундаментов мостов. Прочность на изгиб и коэффициент расширения через 7 дней составляют 3333,15МПа и +0,32%, соответственно, в то время как без этих добавок — 309,46МПа и -0,47%, соответственно; например, добавление 0,1%~0,5% MC и небольшого количества пентахлорфенола натрия (5%~30% от добавки MC) к цементному раствору может удерживать влагу и улучшить пластичность, улучшить адгезию к поверхности, уменьшить усадку геля и потребность в воде, уменьшить усадку и отсутствие трещин, улучшить прочность на изгиб. Через 28 дней прочность на изгиб увеличилась на 276 % по сравнению с прочностью без добавок.
2. Применение в покрытиях
Метилцеллюлоза, универсальное соединение, широко используется в различных компонентах покрытий, таких как латекс и водорастворимые смолы. Она служит в качестве пленкообразователя, загустителя, эмульгатора и стабилизатора, а также выполняет другие функции. Такая многофункциональность способствует износостойкости, текучести, выравниванию, стабильности при хранении, pH-стабильности и устойчивости к пигментам тяжелых металлов, что дает полное представление о его применении в промышленности.
Роль MC в обработке бумаги не менее значительна. Он действует как легкий грунтовочный компонент в вощеной бумаге, уменьшая проникновение парафина во время вощения и предотвращая проникновение краски или лака. Это усиливает блеск и яркость печатной бумажной продукции. MC также улучшает качество печати на белой тонкой бумаге и повышает прочность крафт-бумаги. Его универсальность распространяется на бумагу для записей и светочувствительную копировальную бумагу, где он играет роль в эмульсии для покрытия чувствительной к давлению переводной углеродной бумаги. Он демонстрирует хорошую адгезию к пигментам в компонентах бумажного покрытия и служит диспергатором для пигментов, используемых в цветных бумажных покрытиях, что подчеркивает его практическую ценность в промышленности.
В 1950-х годах MC использовался в средствах для снятия краски. Его можно смешивать с парафином в смешанном растворе вода/спирт/дихлорметан, что блокирует улетучивание растворителей и делает средства для снятия краски пригодными для удаления поверхностной краски. Его можно смешивать с жирными спиртами низкой концентрации (такими как этиленгликоль, моноэтиловый эфир этиленгликоля или бутиловый эфир) для придания тиксотропности средствам для снятия краски. В компонентах средства для снятия краски MC в основном смешивается с парафином, дихлорметаном, жирными спиртами низкого уровня, солями аммония, содой и водой, которые могут удалять высохшую на воздухе краску или сухую синтетическую эмаль (например, мочевино-формальдегидную, меламино-формальдегидную смолу). Он размягчает или плавит старую краску, которая легко соскабливается или смывается водой; бывают случаи, когда средством для снятия краски обрабатывают старую краску на бронзовых предметах, а затем смывают ее растворителями. Быстродействующие растворители для снятия краски состоят из МЦ, дихлорметана, метанола, метилбензилового спирта, этилбензола, тиомочевины, парафина и воды. Для толстого слоя алкидной/меламиновой смолы на эпоксидной грунтовке средство для снятия краски можно растворить через 7 минут после нанесения и удалить сильным потоком воды.