Celluloseether ist ein wichtiger Baustoffzusatzstoff, der häufig in Baumörtel, Kittpulver, Beschichtungen und anderen Produkten verwendet wird, um die physikalischen Eigenschaften und die Bauleistung des Materials zu verbessern. Zu den Hauptbestandteilen des Celluloseethers gehören das Cellulose-Grundgerüst und die durch chemische Modifikation eingeführten Substituenten, die ihm einzigartige Löslichkeit, Verdickung, Wasserretention und rheologische Eigenschaften verleihen.
1. Grundstruktur der Cellulose
Cellulose ist eines der in der Natur am häufigsten vorkommenden Polysaccharide und wird hauptsächlich aus Pflanzenfasern gewonnen. Es ist der Kernbestandteil von Celluloseether und bestimmt dessen Grundstruktur und Eigenschaften. Cellulosemoleküle bestehen aus Glucoseeinheiten, die durch β-1,4-glykosidische Bindungen zu einer langkettigen Struktur verbunden sind. Diese lineare Struktur verleiht der Cellulose eine hohe Festigkeit und ein hohes Molekulargewicht, ihre Löslichkeit in Wasser ist jedoch schlecht. Um die Wasserlöslichkeit von Zellulose zu verbessern und sie an die Bedürfnisse von Baumaterialien anzupassen, muss Zellulose chemisch modifiziert werden.
2. Substituenten – Schlüsselkomponenten der Veretherungsreaktion
Die einzigartigen Eigenschaften von Celluloseether werden hauptsächlich durch die Substituenten erreicht, die durch die Veretherungsreaktion zwischen der Hydroxylgruppe (-OH) von Cellulose und Etherverbindungen eingeführt werden. Zu den üblichen Substituenten gehören Methoxy (-OCH₃), Ethoxy (-OC₂H₅) und Hydroxypropyl (-CH₂CHOHCH₃). Die Einführung dieser Substituenten verändert die Löslichkeit, Verdickung und Wasserretention von Cellulose. Entsprechend den verschiedenen eingeführten Substituenten können Celluloseether in Methylcellulose (MC), Hydroxyethylcellulose (HEC), Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) und andere Typen unterteilt werden.
Methylcellulose (MC): Methylcellulose entsteht durch die Einführung von Methylsubstituenten (-OCH₃) in die Hydroxylgruppen im Cellulosemolekül. Dieser Celluloseether verfügt über gute Wasserlöslichkeit und Verdickungseigenschaften und wird häufig in Trockenmörtel, Klebstoffen und Beschichtungen verwendet. MC verfügt über eine hervorragende Wasserspeicherung und hilft, den Wasserverlust in Baumaterialien zu reduzieren, wodurch die Haftung und Festigkeit von Mörtel und Kittpulver gewährleistet wird.
Hydroxyethylcellulose (HEC): Hydroxyethylcellulose entsteht durch Einführung von Hydroxyethylsubstituenten (-OC₂H₅), wodurch sie wasserlöslicher und salzbeständiger wird. HEC wird häufig in wasserbasierten Beschichtungen, Latexfarben und Bauzusätzen verwendet. Es verfügt über hervorragende Verdickungs- und Filmbildungseigenschaften und kann die Konstruktionsleistung von Materialien erheblich verbessern.
Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC): Hydroxypropylmethylcellulose entsteht durch die gleichzeitige Einführung von Hydroxypropyl- (-CH₂CHOHCH₃) und Methylsubstituenten. Diese Art von Celluloseether weist eine hervorragende Wasserspeicherung, Gleitfähigkeit und Verarbeitbarkeit in Baumaterialien wie Trockenmörtel, Fliesenklebern und Außenwanddämmsystemen auf. HPMC verfügt außerdem über eine gute Temperaturbeständigkeit und Frostbeständigkeit, sodass es die Leistung von Baumaterialien unter extremen klimatischen Bedingungen effektiv verbessern kann.
3. Wasserlöslichkeit und Verdickung
Die Wasserlöslichkeit von Celluloseether hängt von der Art und dem Grad der Substitution des Substituenten ab (dh der Anzahl der an jeder Glucoseeinheit substituierten Hydroxylgruppen). Durch den entsprechenden Substitutionsgrad können Cellulosemoleküle eine gleichmäßige Lösung in Wasser bilden, was dem Material gute Verdickungseigenschaften verleiht. In Baustoffen können Celluloseether als Verdickungsmittel die Viskosität von Mörtel erhöhen, Schichtung und Entmischung von Materialien verhindern und so die Bauleistung verbessern.
4. Wassereinlagerungen
Die Wasserbindung von Celluloseether ist entscheidend für die Qualität von Baustoffen. In Produkten wie Mörtel und Kittpulver kann Celluloseether einen dichten Wasserfilm auf der Materialoberfläche bilden, um zu verhindern, dass Wasser zu schnell verdunstet, und so die offene Zeit und die Verarbeitbarkeit des Materials verlängern. Dies spielt eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der Klebefestigkeit und der Vermeidung von Rissen.
5. Rheologie und Bauleistung
Durch den Zusatz von Celluloseether werden die rheologischen Eigenschaften von Baustoffen, also das Fließ- und Verformungsverhalten von Materialien unter Einwirkung äußerer Kräfte, deutlich verbessert. Es kann die Wasserspeicherung und Gleitfähigkeit von Mörtel verbessern, die Pumpbarkeit erhöhen und die Konstruktion von Materialien erleichtern. Bei Bauprozessen wie Spritzen, Schaben und Mauerwerk trägt Celluloseether dazu bei, den Widerstand zu verringern und die Arbeitseffizienz zu verbessern, während gleichzeitig eine gleichmäßige Beschichtung ohne Durchhängen gewährleistet wird.
6. Kompatibilität und Umweltschutz
Celluloseether ist mit einer Vielzahl von Baumaterialien, einschließlich Zement, Gips, Kalk usw., gut verträglich. Während des Bauprozesses reagiert er nicht negativ mit anderen chemischen Komponenten, um die Stabilität des Materials zu gewährleisten. Darüber hinaus ist Celluloseether ein grüner und umweltfreundlicher Zusatzstoff, der hauptsächlich aus natürlichen Pflanzenfasern gewonnen wird, umweltfreundlich ist und die Umweltschutzanforderungen moderner Baustoffe erfüllt.
7. Andere modifizierte Zutaten
Um die Leistung von Celluloseether weiter zu verbessern, können in der tatsächlichen Produktion andere modifizierte Inhaltsstoffe eingeführt werden. Einige Hersteller verbessern beispielsweise die Wasser- und Witterungsbeständigkeit von Celluloseether durch die Beimischung von Silikon, Paraffin und anderen Substanzen. Die Zugabe dieser modifizierten Inhaltsstoffe dient in der Regel dazu, bestimmte Anwendungsanforderungen zu erfüllen, beispielsweise die Erhöhung der Wasserdurchlässigkeit und Haltbarkeit des Materials in Außenwandbeschichtungen oder wasserdichten Mörteln.
Als wichtiger Bestandteil von Baustoffen verfügt Celluloseether über multifunktionale Eigenschaften, darunter Verdickung, Wasserretention und verbesserte rheologische Eigenschaften. Seine Hauptbestandteile sind das Cellulose-Grundgerüst und die durch die Veretherungsreaktion eingeführten Substituenten. Verschiedene Arten von Celluloseethern haben aufgrund der Unterschiede in ihren Substituenten unterschiedliche Anwendungen und Leistungen in Baumaterialien. Celluloseether können nicht nur die Bauleistung von Materialien verbessern, sondern auch die Gesamtqualität und Lebensdauer von Gebäuden verbessern. Daher haben Celluloseether breite Anwendungsaussichten in modernen Baumaterialien.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 18.09.2024