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Anwendungsbereich und Vorkehrungen für Produkte der Silikatzementreihe in Zementmörtel

Sechs weit verbreitete Zemente sind silicate Zement,ordinary Silikatzement,slag Silikatzement,pozzolanic Silikatzement,fly Aschesilikatzement und composite Silikatzement.

Wenn Zementbestandteile in der Rezeptur von Zementmörtel verwendet werden, sollten die entsprechenden Zementsorten entsprechend den spezifischen Leistungsanforderungen von Zementmörtel und den Umgebungsbedingungen ausgewählt werden. Die Vorsichtsmaßnahmen sind wie folgt.

（1）Bei der tatsächlichen Produktion von Silikatzement macht gewöhnlicher Silikatzement die große Mehrheit aus. Das bedeutet, dass gewöhnlicher Silikatzement immer noch die erste Wahl für Zementmörtel ist, eine vertraute und zuverlässige Option für Ihre Projekte.

（2） Angesichts der möglichen Leistungsunterschiede zwischen den Zementen der verschiedenen Hersteller ist es wichtig, bei der Auswahl des Zements gründliche Tests durchzuführen. So kann sichergestellt werden, dass der gewählte Zementtyp und der Hersteller für die jeweilige Aufgabe am besten geeignet sind.

（3） Bei der Auswahl von Zement sollte möglichst Zement verwendet werden, der in Drehrohröfen hergestellt wurde, und Zement, der in Vertikalöfen hergestellt wurde, sollte vermieden werden.

（4） Bei der Auswahl von Zement sollte die chemische Zusammensetzung des Zements analysiert werden, um seine mineralische Zusammensetzung zu verstehen, und der geeignete Zement sollte entsprechend den Leistungsanforderungen des kommerziell hergestellten Mörtels bestimmt werden.

（5）Bei der Massenproduktion von Zementmörtel ist die Verwendung von losem Zement nicht nur ein Vorschlag, sondern ein strategischer Schritt zur Gewährleistung von Qualitätsstabilität und Kosteneffizienz. Wenn die Nachfrage nach Zement hoch ist, kann der lose Zement, der für kurze Zeit in der Produktionsanlage gelagert wird, eine hohe Temperatur aufweisen. Dies wiederum könnte die Leistung der organischen Zusatzstoffe im Zementmörtel beeinträchtigen. Um dies abzumildern, ist es ratsam, die Anzahl der versiegelten Lagertanks für losen Zement in Ihrer Zementmörtelproduktionsanlage zu erhöhen.

（Je länger die Lagerzeit von Zement ist, desto geringer ist die Festigkeit und desto mehr ändert sich die Leistung. Da die Herstellungszeit von handelsüblichem Mörtel später ist als die Herstellungszeit von Zement, und der handelsübliche Mörtel im Allgemeinen von der Herstellung bis zum Verkauf und zum Bauprozess lange gelagert wird, muss bei der Herstellung von handelsüblichem Mörtel frischer Zement mit kurzer Lagerzeit gewählt werden.

（7）Die Auswahl des Zements für verschiedene Arten von Zementmörtel ist ein präziser Prozess. Für allgemeine Mauermörtel sowie Innen- und Außenputzmörtel eignen sich zum Beispiel Zement der Festigkeitsklassen 32,5 und 32,5R; für klebende Trockenmörtelprodukte wird Zement der Festigkeitsklassen 42,5 und 42,5R empfohlen. Auch für spezielle Trockenmörtelsorten kann Silikatzement der Festigkeitsklassen 52,5 oder 52,5R in Frage kommen.

（8） Für Zementmörtelsorten mit geringeren Anforderungen sollte Silikatzement mit gemischten Materialien verwendet werden, während Silikatzement mit höheren Anforderungen verwendet werden sollte.

（9）Die Rolle des Zements im Prozess von der Gerinnung bis zum Verlust der Plastizität ist entscheidend, und er ist anfällig für Schäden durch Vibrationen oder äußere Kräfte. Daher müssen bei der Entwicklung von Zementmörtelprodukten unbedingt die Anforderungen an die Nutzungsdauer berücksichtigt werden, die sich aus der Verwendungsfunktion ergeben. Die empfindlichste Zeit für Zement ist die Zeit vor dem endgültigen Abbinden, wenn die Festigkeit des Fundaments noch nicht erreicht ist. Daher ist die Gewährleistung einer angemessenen Endabbindezeit ein wichtiger Aspekt der Zementmörtelqualität. Von selbstnivellierendem Trockenmörtel wird beispielsweise erwartet, dass er innerhalb eines Tages seine Festigkeit erreicht, und die Anforderungen an die Kontrolle seiner Volumenänderung vor dem endgültigen Abbinden sind recht streng.

（Feinere Zementpartikel hydratisieren schneller und vollständiger und haben eine höhere Früh- und Spätfestigkeit. Dies ist das bevorzugte Material für die Herstellung von Zementmörteln, die eine hohe Frühfestigkeit erfordern, aber es ist zu beachten, dass es ein großes Schwindmaß hat, wenn es an der Luft erhärtet, und außerdem teuer ist. Daher ist es für die Herstellung von Produkten, die keine hohe Frühfestigkeit erfordern, nicht geeignet.

（11）Zementstein kann genügend Wasser für die Hydratation, Koagulation und Aushärtung speichern, wodurch Hydrate entstehen, die die Poren weiter füllen und die Festigkeitsentwicklung fördern. Daher sollten Materialien mit höheren Festigkeitsanforderungen und Materialien, die eine Wasserspeicherung und -erhaltung erfordern, umfassend berücksichtigt werden.

（Die Kenntnis der Faktoren, die sich auf die Zementkorrosion auswirken, ist hilfreich für die richtige Auswahl von Zement und Zusatzstoffen bei der Entwicklung von Zementmörtel für bestimmte Zwecke und für die Festlegung des Anwendungsbereichs von Zementmörtel, um unnötige Probleme zu vermeiden.

（13）Unter weichem Wasser bildet Silikatzement lösliches Ca(OH)₂. Wenn der Mörtel nach der Verwendung eine gewisse Zeit lang der Luft ausgesetzt wird und nicht leicht durch eine große Menge an weichem Wasser angegriffen wird (z. B. Putzmörtel), ist diese Art von gelösten Stoffen nicht schädlich. Wenn das Mörtelprodukt jedoch nach der Verwendung nicht der Luft ausgesetzt wird und in der Zukunft leicht korrodiert und von Regenwasser durchtränkt wird, entstehen gelöste Stoffe, die das Aussehen und die Festigkeit beeinträchtigen. So dringt beispielsweise in den Klebstoff, der für große Stücke von Außenwandfliesen und -steinen verwendet wird, Regenwasser durch die Fugen der schlecht behandelten Verkleidung ein und löst sich dann auf, wodurch sich Lockerheit und Verschmutzung bilden. Diese Situation wird oft als Ausblühung bezeichnet. Daher ist es notwendig, bei der Entwicklung solcher Klebematerialien den Zusatz von wasserabweisenden oder hydrophoben Additiven in Betracht zu ziehen.

（14）Für kleine Zementmörtelverarbeitungsanlagen wird empfohlen, Silikatzement mit Zusatzmitteln zu verwenden, um die Investitionen in die Ausrüstung zu minimieren. Für Großanlagen zur Verarbeitung von Zementmörtel ist es hingegen ratsam, Silikatzement zu verwenden, der mit aktiven Mischmaterialien wie fein gemahlenem Hüttensandpulver und Flugasche ergänzt wird. Auf diese Weise lassen sich Mörtelprodukte mit höherer Leistung und Stabilität herstellen, was den größeren Dimensionen und höheren Anforderungen dieser Anlagen entgegenkommt.

Anwendung in der Textilindustrie und in der Druck- und Färberei

Methylcellulose zeichnet sich durch ihre Zähigkeit, Flexibilität, Transparenz und Haftfähigkeit sowie ihre Kompatibilität mit den üblichen Textilschlichtemitteln und Modifikatoren aus und eignet sich daher für das Schlichten von Kettfäden und das Glätten von Geweben. Zum Beispiel wird 2,5 % wasserunlösliches MC in 5 %iger wässriger NaOH-Lösung aufgelöst, um Gewebe zu behandeln. Nach dem Entfernen des überschüssigen Wassers wird das Gewebe mit einer 10%igen wässrigen Essigsäurelösung koaguliert und getrocknet. Die Mischung aus MC und Tensid kann auch als Schlichteflüssigkeit für Baumwollgewebe verwendet werden, um die Kettfäden zu schlichten. So wird beispielsweise eine 5-15%ige Mischung aus 25% bis 90% MC und 10% bis 75% N-Acetylethanolamin als Schlichteflüssigkeit für synthetische oder natürliche Garne verwendet. Sie haftet stark an der Oberfläche des Garns, und man kann ihr 0,05 % Netzmittel wie Alkylarylpolyetheralkohole und Entschäumer wie Tributylphosphat zusetzen. Zur Verbesserung der Haftung an Nylongarnen können 0,5 bis 2 % Gluconsäure zugesetzt werden. MC kann auch im Dispersionsmittel von Polyethylenpulver gelöst und für die Formgebung thermoplastischer Gewebe verwendet werden. Die Behandlung von Polyesterfasern mit einer leicht alkalischen wässrigen Lösung von MC kann dem Gewebe nach einer kurzen Wärmebehandlung (>120℃ und <Polyesterschmelzpunkt) einen seidigen Griff verleihen.

Seit 1940 hat sich MC als hochwirksames Mittel zur Verdickung von Textildruck- und Färbepasten erwiesen. MC mit hoher Viskosität kann zur Herstellung von Öl-Wasser-emulgierten Druck- und Färbepasten mit hervorragenden Druck- und Färbeeigenschaften verwendet werden. Seit vielen Jahren ist MC-Druck- und Färbepaste eine zuverlässige Wahl für synthetische Fasern oder Stoffe, die mit Baumwolle gemischt sind, und kann Polyester- und Baumwollmischgewebe kontinuierlich bedrucken und färben. Durch Zugabe von 3 bis 4 % MC als Verdickungsmittel zu den Säurefarbstoffen für das Bedrucken und Färben synthetischer Fasern kann die erforderliche Viskosität erreicht werden, so dass diese Druck- und Färbepaste eine gute Deckkraft aufweist. Wenn man beispielsweise MC (DS=0,7~2,6) zu kationischen Farbstoffen oder Dispersionsfarbstoffen hinzufügt, um Acrylfaserprodukte zu behandeln, kann es die Dimensionsstabilität aufrechterhalten. Die Verwendung von MC als Verdickungsmittel zum Bedrucken und Färben von Polyamidfasern oder -geweben hat bessere Druck- und Färbeeffekte als die allgemeine Verwendung von Harzverdickung, was seine Wirksamkeit weiter unterstreicht.

MC wird in Propylenglykol aufgelöst, und nach dem Abkühlen kann das daraus resultierende feste Gel zum Kleben oder Imprägnieren von Filz verwendet werden. Das Aufsprühen von MC und Harnstoff-Formaldehyd-Polykondensat auf die Oberfläche von Wolldecken fühlt sich weich an.

Eine der einzigartigen Anwendungen von MC ist die Herstellung von nicht-klebrigen, nicht-agglomerierten und nicht-klebenden Bändern. Durch die Zugabe von MC und anderen dispergierten Schlämmen zu Naturkautschuk und die Imprägnierung oder Beschichtung von Baumwollgewebe kann ein Band mit diesen einzigartigen Eigenschaften hergestellt werden. Diese innovative Verwendung von MC zeigt sein Potenzial in verschiedenen Branchen und macht neugierig auf weitere mögliche Anwendungen.

Pharmazeutische und Lebensmittelindustrie

Da Methylcellulose ungiftig und unbedenklich ist, über adhäsive und filmbildende Eigenschaften verfügt und sich in Flüssigkeiten verdickt und dispergiert, kann sie als Bindemittel, Filmbildner, Emulgator und Suspensionsmittel für Arzneimittel und Lebensmittel verwendet werden. Es hat keinen Nährwert und wird nicht verstoffwechselt.

In der Medizin werden die filmbildenden Eigenschaften von MC vielfältig genutzt, z. B. bei der Zubereitung von Sulfadiazin in einem MC-Film zur Behandlung von Verbrennungen und Traumata, wobei das austretende Serum reduziert wird, das Medikament im Laufe der Zeit allmählich eindringt und nach der Heilung keine Narben hinterlässt. Für die Beschichtung von Arzneimitteln kann MC (10 mPa-s) als filmbildendes Mittel verwendet und in einem flüchtigen Lösungsmittel mit Polyethylenglykol 1000 oder einer kleinen Menge Farbstoff aufgelöst und dann in einer Luftsuspensionsmaschine auf die Oberfläche der Tablette gesprüht werden, um eine Beschichtung von angemessener Dicke zu bilden; MC und arsenfreier Schellack können in Ethanol aufgelöst werden, um einen Oberflächenüberzug herzustellen; MC (700mPa-s), Gummiarabikum, raffinierter Zucker und organisches Lösungsmittel können zu einem Sirup verarbeitet und in einer Beschichtungspfanne auf die Tabletten aufgetragen werden; MC kann in Ethanol und Chloroform aufgelöst und auf die Tabletten gesprüht werden, was sowohl schnell als auch wirtschaftlich ist, und der Überzug ist gleichmäßig.

MC findet aufgrund seiner vielseitigen Eigenschaften in einer breiten Palette von Produkten Anwendung. So dient es beispielsweise als Grundstoff in gefriergetrockneten topischen Gelen für Tetracyclin und Hydrocortison und ist ein wichtiger Bestandteil verschiedener Wasser-Öl-Emulsionssalben.

Darüber hinaus kann MC als Emulgator für Rizinusöl verwendet werden, um Rizinusölemulsionen zu konservieren, und seine Stabilität ist ausgezeichnet. MC wird in wässriger Procainlösung formuliert und ist hydrolysebeständig; MC wird Vitamin Biz-Injektionen zugesetzt, die eine verzögerte Freisetzung bewirken, so dass die Wirkung des Medikaments anhält und die Wirkung von B₁₂ verlängert wird; MC wird Augentropfen zugesetzt, um die Viskosität anstelle von Tränen zu regulieren, um Symptome des trockenen Auges zu behandeln; Augenspülungen für Ophthalmitis enthalten MC, das spezifische Wirkungen bei der Regulierung der Viskosität, der Kontaktzeit und der Verlängerung der Wirkung hat.

Öllösliche Vitamine können mit MC und trockenem Protein kombiniert werden, um wasserlösliche medizinische Pulver zu erhalten, oder in Lebensmitteln mit konservierender und antioxidativer Wirkung verwendet werden.

Mit MC behandelte Hygieneprodukte, wie Binden, Tücher oder Handtücher, bieten eine verbesserte Leistung. Diese Produkte, die aus mit Glyoxal behandeltem MC-Pulver hergestellt werden, können die 8- bis 10,6-fache Menge an Wasser absorbieren und sind selbst unter Druck auslaufsicher.

MC wird seit langem zur Stabilisierung von Getränken und zur Verhinderung des Austrocknens von Tiefkühlkost eingesetzt. Es kann Fleischbrot binden, um es feucht zu halten und zu verhindern, dass es anbrennt. Nach der Beschichtung vieler nahrhafter Lebensmittel mit MC und einer Pektinesterlösung mit niedrigem Methoxylgehalt kann die Festigkeit und Ölbeständigkeit von brüchigen Lebensmitteln verbessert werden, das Öl in den Lebensmitteln tritt nicht aus, und die Lebensmittel können daran gehindert werden, aneinander zu kleben. Es kann mit Gewürzen und Pigmenten zubereitet werden, um künstliches Fruchtfleisch als Füllung für Brot und Süßigkeiten herzustellen. Bei eiweißhaltigen Lebensmitteln (z. B. Fischprotein) werden MC, Natriumalginat und Wasser hinzugefügt, um eine Aufschlämmung zu erhalten, und dann wird eine winzige Menge Kalziumchlorid oder Kalziumlactat hinzugefügt, um ein Gel zu bilden, das zu sauren und würzigen oder nicht süßen Lebensmitteln verarbeitet werden kann. Es ist hitzestabil und kann auch eingefroren werden. MC kann auch kalte Getränke wie Eiscreme, Eismilch oder gefrorenen Joghurt eindicken.

Tägliche chemische Industrie

Aufgrund ihrer bemerkenswerten Dispergierbarkeit ist Methylcellulose-Lösung ein vielseitiges Dispergiermittel in der Papierindustrie. Sie verbessert die mechanische Festigkeit und andere Eigenschaften von Papier, was die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von MC verdeutlicht.

MC hat ein gutes Haftvermögen und kann als Bindemittel für Füllstoffe und Pigmente verwendet werden. Es wird auch zur Herstellung von Bleistiften und Kreide verwendet.

MC hat eine ausgezeichnete Dispergierbarkeit und Haftung und kann als Bestandteil von Schuhcreme und Reinigungsmitteln verwendet werden; aufgrund seiner Ungiftigkeit und anderer Eigenschaften wird MC seit langem in Zahnpasta, Zahnpulver, feuchtigkeitsspendenden Ölen, Flüssigseife, Haarausfallmitteln und anderen Komponenten verwendet. Bei 0-37°C trennt sich das flüssige Seifengel nicht und verliert nicht seinen Glanz; MC kann als Füllstoff in Hart- und Weichseifen verwendet werden, und der Fettgehalt kann um 30-32% reduziert werden. Nach dem Kneten und Trocknen von Triethanolaminstearat, Natriumsalz der Sulfonsäure, höherem Alkohol, Stärke und der wässrigen Lösung von MC kann Triethanolaminstearatseife gepresst werden. Aus Natriumstearat und MC lassen sich zum Beispiel hohle und spröde Einweg-Seifenkegel herstellen.

Da MC einen zähen und festen Klebefilm bilden kann, kann es als Klebstoffpaste in der Lederherstellung und zum Kleben von Leder verwendet werden. Vor dem Färben von Leder kann es mit MC, Stärke und Alginat behandelt werden, um zu verhindern, dass die Farbe dunkler wird.

In der Tabakindustrie wird die filmbildende Eigenschaft von MC genutzt, um zerkleinertes Tabakpulver in eine Lösung aus MC, Zusatzstoffen, Wasser, Dichlormethan usw. zu geben. Diese Lösung wird dann zur Herstellung von Tabakschnitzeln, Blättchen oder sogar Zigarettenfiltern mit anhaftender Aktivkohle verwendet. Die resultierende Folie hat eine höhere Nassfestigkeit und enthält weniger Nikotin und Tabakpaste im Rauch als Papierrollen, was die einzigartigen Eigenschaften von MC in dieser Branche verdeutlicht.

Zusammensetzung und Herstellungsverfahren von Silikatzement

Die Zusammensetzung von Zement der Silikatreihe kann in Rohstoffe für die Herstellung von Silikatzementklinker, Gips und gemischte Materialien unterteilt werden.

(1) Zusammensetzung der Materialien für Silikatzementklinker

Zementklinker der Silikatreihe besteht aus Kalkrohstoffen, Tonrohstoffen und Eisenerzpulver.

Bei den Kalkrohstoffen handelt es sich um natürlichen Kalkstein, Tuffstein und Muscheln, die hauptsächlich CaO im Zement liefern; bei den Tonrohstoffen handelt es sich hauptsächlich um Ton (oder Schiefer, Schlammstein, Siltstein und Flussschlamm), dessen Hauptbestandteil SiO₂ ist, gefolgt von Al₂O₃ und einer kleinen Menge FezO₃; das Eisenerzpulver ist Hämatit, dessen chemische Zusammensetzung Fe₂O₃ ist, was hauptsächlich den fehlenden Eisengehalt im Ton ausgleicht. In den Zementrohstoffen muss der Gehalt an verschiedenen Bestandteilen den folgenden Anforderungen entsprechen.

CaO 62%～67%

SiO₂ 20%～24%

Al₂O₃ 4%～7%

Fe₂O₃ 2,5%～6,0%

(2) Gips

Bei der Herstellung von Zement muss eine angemessene Menge Gips zugesetzt werden, um das Abbinden des Zements zu verzögern. In Silikatzement und gewöhnlichem Silikatzement spielt Gips hauptsächlich eine verzögernde Rolle. In Zement mit einem hohen Anteil an gemischten Stoffen spielt Gips auch eine Rolle bei der Stimulierung der Aktivität der gemischten Stoffe. Bei dem dem Zement zugesetzten Gips handelt es sich hauptsächlich um wasserfreies Calciumsulfat aus Naturgips.

(3) Gemischte Stoffe

Um die Leistungsfähigkeit des Zements zu verbessern, den Festigkeitsgrad des Zements anzupassen, die Zementproduktion zu erhöhen und die Vielfalt des Zements zu erweitern, werden verschiedene mineralische Stoffe, die bei der Zementherstellung zugesetzt werden müssen, als Mischmaterialien bezeichnet. Mischmaterialien können in zwei Kategorien unterteilt werden: aktive Mischmaterialien und inaktive Mischmaterialien.

Aktive Mischmaterialien sind Mineralstoffe mit potenziellen hydraulischen oder vulkanischen Ascheeigenschaften oder sowohl vulkanischen Ascheeigenschaften als auch hydraulischen Eigenschaften. Vulkanascheeigenschaften beziehen sich auf die Eigenschaft, dass ein Material, nachdem es zu feinem Pulver gemahlen wurde, nicht allein hydraulische Eigenschaften hat, sondern nach dem Mischen mit Kalk und Wasser bei Raumtemperatur eine hydraulische Verbindung bilden kann. Zu den gebräuchlichen Arten von aktiven Mischmaterialien gehören granulierte Hochofenschlacke, Mischmaterialien aus vulkanischer Asche und Flugasche. Granulierte Hochofenschlacke ist eine Schmelze mit Silikat und Kalziumaluminat als Hauptbestandteilen. Nach dem Abschrecken mit Wasser und dem Granulieren besteht ihre chemische Zusammensetzung hauptsächlich aus CaO, Al2O2 und SiO2, die mehr als 90 % der Gesamtmasse ausmachen. Es enthält auch eine geringe Menge an MgO, Fe2O2 und einige Sulfide. Wenn sie abgeschreckt und granuliert wird, bildet die Schlacke einen instabilen Glaskörper und hat potenzielle hydraulische Eigenschaften. Langsam abgekühlte Schlacke ist nicht hydraulisch.

Gemischte Materialien aus Vulkanasche sind natürliche oder künstliche mineralische Materialien mit Merkmalen vulkanischer Asche. Sie können in drei Kategorien unterteilt werden:

·hydrous Silikatmaterialien (Kieselgur, Kieselgur)

·burnt Tonmaterialien (gebrannter Ton, Kohlenschlacke, Flugasche)

·volcanic Aschematerialien (vulkanische Asche, Tuff)

Flugasche ist ein Industrieabfall aus Wärmekraftwerken. Es handelt sich um einen feinkörnigen Abfall, der aus kohlebefeuerten Kesseln entsorgt wird. Sie besteht hauptsächlich aus SiO₂ und Al₂O₃, enthält eine geringe Menge CaO und hat die Eigenschaften von Vulkanasche.

Inaktive gemischte Materialien beziehen sich auf gemischte Materialien, die keine potenzielle hydraulische Härte aufweisen oder deren Qualitätsaktivitätsindex die festgelegten Anforderungen nicht erfüllen kann. Zu den gebräuchlichen Sorten gehören langsam abgekühlte Schlacke, gemahlener Quarzsand und Kalksteinmehl. Diese Art von Mischmaterial wird dem Zement hauptsächlich als Füllstoff zugesetzt, was die Zementproduktion erhöhen, die Hydratationswärme und den Festigkeitsgrad verringern kann und nur geringe Auswirkungen auf andere Eigenschaften des Zements hat.

(4) Mineralische Zusammensetzung und Leistungsanforderungen von Silikatzementklinker  

Zementklinker der Silikatreihe ist ein hydraulischer Zement mit Kalziumsilikat als Hauptmineralbestandteil. Er wird durch das Mahlen von Rohstoffen, die hauptsächlich CaO, SiO₂, Al₂O₃ und Fe₂O₃ enthalten, zu feinem Pulver in angemessenen Anteilen und durch Brennen bis zum teilweisen Schmelzen gewonnen.

Je nach seinen Haupteigenschaften und Verwendungszwecken kann Silikatzementklinker in allgemeine Zwecke, mittlere Sulfatbeständigkeit, mittlere Hydratationswärme und hohe Sulfatbeständigkeit unterteilt werden.

Die Qualitätsstandards für Silikatzementklinker sind streng und gewährleisten seine Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit. Die Abbindezeit sollte nicht früher als 45 Minuten und die Endabbindung nicht später als 6,5 Stunden sein. Die Stabilität wird mit der Siedemethode geprüft und qualifiziert. Die Druckfestigkeit sollte die Anforderungen der Tabelle 2-11 erfüllen oder übertreffen. Wichtig ist, dass alle Arten von Silikatzementklinker keine Fremdstoffe enthalten dürfen, um ihre Reinheit und Konsistenz zu gewährleisten.

Gerinnung und Erhärtung von Silikatzement

Nach Zugabe einer angemessenen Menge Wasser zum Zementstein wird dieser aufgrund seiner eigenen physikalischen und chemischen Veränderungen allmählich dicker und verliert an Plastizität, hat aber noch keine Festigkeit. Dieser Vorgang wird als “Koagulation” des Zements bezeichnet. Im Laufe der Zeit nimmt seine Festigkeit weiter zu und verwandelt sich allmählich in eine harte, steinähnliche Substanz – Zementstein. Dieser Vorgang wird als “Erhärtung” des Zements bezeichnet. Zementgerinnung und Zementerhärtung sind kontinuierliche und komplexe physikalische und chemische Veränderungsprozesse, die nicht voneinander getrennt werden können.

(1) Hydratation von Silikatzement

Bei der Zugabe von Wasser zu Zement kommt es zu einer dynamischen Reaktion. Die Klinkermineralien im Zement reagieren rasch mit Wasser, ein Prozess, der als Hydratation und Hydrolyse bekannt ist. Diese Reaktion ist nicht nur eine Umwandlung, sondern auch eine dynamische Reaktion, bei der eine Reihe neuer Verbindungen entstehen und eine erhebliche Wärmemenge freigesetzt wird. Die Reaktion läuft wie folgt ab:

2(3CaO-SiO₂)+6H₂O=-3CaO-2SiO₂-3H₂O+3Ca(OH)₂

2(2CaO-SiO₂)+4H₂O=3CaO-2SiO₂ -3H₂O+Ca(OH)₂

3CaO-Al₂O₃+6H₂O==3CaO-Al₂O₃-6H₂O

4CaO-Al₂O₃-Fe₂O₃+7H₂O    

3CaO-Al₂O₃-6H₂O+CaO-Fe₂O₃-H₂O

3CaO-Al₂O₃-6H₂O+3(CaSO₄-2H₂O)+19H₂O

3CaO-Al₂O₃-3CaSO₄-31H₂O

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass nach der Reaktion von Silikatzement mit Wasser die wichtigsten Hydrate hydratisiertes Silikat, hydratisiertes Calciumferritgel, Calciumhydroxid, hydratisiertes Calciumaluminat und hydratisierte Calciumsulfoaluminatkristalle sind. Diese Hydratationsprodukte bestimmen eine Reihe von Eigenschaften des Zementsteins.

(2) Der Abbinde- und Erhärtungsprozess von Silikatzement

Wenn Zement mit Wasser gemischt wird, kommt es sofort zu einer Hydratationsreaktion an der Oberfläche der Zementpartikel. Diese Reaktion ist von entscheidender Bedeutung, da sie den Prozess in Gang setzt. Die Hydratationsprodukte lösen sich in Wasser auf, das ein wichtiges Medium für die Reaktion ist. Dann legen die Zementpartikel eine neue Oberflächenschicht frei und reagieren weiter mit Wasser, so dass die Lösung um die Zementpartikel herum schnell zu einer gesättigten Lösung von Hydratationsprodukten wird. Diese Sättigung ist ein wichtiger Punkt in dem Prozess. Nachdem die Lösung gesättigt ist, können sich die Produkte, die durch die fortgesetzte Hydratation des Zements entstehen, nicht mehr auflösen, und viele fein verteilte Partikel fallen aus und bilden ein Gel. Diese Gelbildung ist ein kritischer Schritt. Wenn die Hydratationsreaktion weitergeht, nehmen die neuen Kolloidpartikel weiter zu und das freie Wasser nimmt weiter ab, wodurch das Gel allmählich dicker wird und der Zementstein allmählich seine Plastizität verliert, d. h. es kommt zur Koagulation. Diese Koagulation ist eine wesentliche Veränderung des Prozesses. Danach verwandeln sich das Kalziumhydroxid und das hydratisierte Kalziumaluminat im Gel allmählich in Kristalle, laufen durch das Gel und verbinden sich fest zu einem Zementstein mit einer bestimmten Festigkeit. Diese Kristallbildung ist eine bedeutende Entwicklung. Mit fortschreitender Aushärtungszeit hydratisiert der nicht hydratisierte Teil im Inneren der Zementpartikel weiter, so dass die Kristalle allmählich zunehmen, das Gel allmählich dicht wird und der Zementstein eine immer höhere Bindekraft und Festigkeit aufweist. Dieser Anstieg der Festigkeit ist ein wichtiges Ergebnis. Wenn der Zement an der Luft erstarrt und aushärtet, reagiert das durch die Hydratation seiner Oberfläche gebildete Kalziumhydroxid mit dem Kohlendioxid in der Luft und bildet eine dünne Schicht aus Kalziumkarbonat (CaCO₃), was als Karbonatisierung bezeichnet wird.

Aus dem oben beschriebenen Prozess ist ersichtlich, dass die Hydratationsreaktion des Zements allmählich von der Oberfläche der Partikel in die innere Schicht eindringt. Sie beginnt schneller. Später wird das Eindringen von Wasser durch die Bildung eines Gelfilms auf der Oberfläche der Zementpartikel immer schwieriger, und die Hydratation wird immer langsamer. Die Praxis hat gezeigt, dass es mehrere Jahre oder sogar Jahrzehnte dauert, bis der gesamte Prozess der Zementhydratation und -hydrolyse abgeschlossen ist. Dies ist ein beträchtlicher Zeitrahmen. Im Allgemeinen hydratisiert und hydrolysiert Zement innerhalb der ersten 3 bis 7 Tage schnell, so dass seine Festigkeit schneller zunimmt. Dies ist die erste schnelle Phase. Der grundlegende Teil dieses Prozesses kann innerhalb von 28 Tagen abgeschlossen werden. Dies ist der erste Monat. Danach verlangsamt sich der Prozess erheblich, und auch die Festigkeit nimmt nur sehr langsam zu. Dies ist die langfristige langsame Phase.

Zement zementartiges Material

Stellen Sie sich ein Bauprojekt vor, bei dem Steine, Sand und Mauerwerk auf magische Weise in eine feste Struktur verwandelt werden. Ermöglicht wird diese Verwandlung durch einen faszinierenden Prozess, der als zementartige Materialien bekannt ist, eine Kombination aus physikalischen und chemischen Reaktionen. Diese Materialien, die aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung in zwei Kategorien eingeteilt werden, spielen im Bauwesen eine entscheidende Rolle.

Anorganische zementartige Stoffe, die üblicherweise in verschiedenen Mörteln verwendet werden, können je nach Erhärtungsbedingungen in lufthärtende zementartige Stoffe und hydraulische zementartige Stoffe unterteilt werden. Lufthärtende Zemente können nur an der Luft, d. h. unter trockenen Bedingungen, aushärten und ihre Festigkeit nur an der Luft erhalten oder weiterentwickeln, wie z. B. Gips und Kalk. Diese Materialien sind in der Regel nur für die Verwendung auf dem Boden oder in trockenen Umgebungen geeignet, nicht aber in feuchten Umgebungen, geschweige denn in Wasser. Hydraulische Zemente können an der Luft und im Wasser besser aushärten, wobei sie ihre Festigkeit beibehalten und weiter entwickeln, wie z. B. verschiedene Zementsorten, die für oberirdische, unterirdische oder Unterwasserprojekte geeignet sind.

Die organischen Zemente, die üblicherweise in verschiedenen Mörteln verwendet werden, können je nach ihrer Herkunft in natürliche organische Zemente (Asphalt) und organische synthetische Zemente (synthetische Polymere) unterteilt werden.

Zementartige Asphaltmaterialien werden hauptsächlich zur Herstellung von Asphaltbodenmörtel verwendet. Sie sind feuchtigkeitsbeständig, wasserfest, korrosionsbeständig, elastisch, zäh und hochfest. Synthetische Polymere wie Epoxid und ungesättigte Polyester können zu Harzzement und Mörtel für korrosionsbeständige Fußbodenprojekte formuliert werden.

Zement ist ein pulverförmiges hydraulisches Zementmaterial, das mit Wasser zu einer plastischen Aufschlämmung vermischt wird. Er kann Sand, Stein und andere geeignete Materialien binden. Er härtet an der Luft, in feuchter Umgebung und in Wasser aus, um die Festigkeit zu erhalten und zu erhöhen. Zement nimmt unter den zementhaltigen Materialien eine herausragende und wesentliche Stellung ein und ist eines der wichtigsten Materialien bei Bauprojekten.

Es gibt viele verschiedene Zementsorten. Nach den Namen der führenden hydraulischen Mineralien kann Zement in mehrere Serien unterteilt werden, wie Portlandzement, Aluminatzement, Sulfoaluminatzement usw. Die wichtigsten technischen Eigenschaften von Zement, die in der Bezeichnung angegeben sind, können in mehrere Unterkategorien unterteilt werden, wie z. B. schnelle Erhärtung, Hydratationswärme, Hochtemperaturbeständigkeit, Sulfatkorrosionsbeständigkeit und Expansion. Unter ihnen, schnelle Aushärtung kann weiter in schnelle Aushärtung unterteilt werden, und Es gibt zwei Kategorien von ultra-schnelle Härte:

(1) Die Hydratationswärme kann in mittlere Hitze und niedrige Hitze unterteilt werden.

(2) Die Sulfatkorrosionsbeständigkeit kann in mittlere und hohe Sulfatkorrosionsbeständigkeit unterteilt werden.

(3) Die Ausdehnungseigenschaften können in Ausdehnung und Selbstausdehnung unterteilt werden.

Portlandzement-Reihe

1. Klassifizierung und Leistungsanforderungen von Portlandzement

Portlandzement im allgemeinen Zement, gewöhnlicher Portlandzement (d.h. gewöhnlicher Zement), Hüttenzement (Schlackenzement), puzzolanischer Portlandzement (Puzzolanzement), Flugascheportlandzement (Pulver Sechs breite Sorten, einschließlich Kohleaschezement) und zusammengesetzter Portlandzement sind übliche Sorten in der Portlandzementreihe. Die ersten fünf Zementsorten werden am häufigsten bei Bauprojekten verwendet und werden als die “fünf wichtigsten Zementsorten” bei Bauprojekten bezeichnet.

Jedes hydraulische zementartige Material, das aus Portlandzementklinker, 0-5 % Kalkstein oder Hüttensand und einer angemessenen Menge Gips besteht, wird als Portlandzement bezeichnet (im Ausland allgemein als Portlandzement bekannt). Portlandzement wird in zwei Arten unterteilt. Der Typ ohne Zusatzstoffe wird als Portlandzement des Typs I bezeichnet, der mit dem Kürzel P-I bezeichnet wird. Wenn Portlandzement gemahlen wird, werden nicht mehr als 5 % Kalkstein oder Hüttensand pro Zementmasse hinzugefügt. Das gemischte Material wird als Portlandzement Typ II mit der Bezeichnung P-Ⅱ bezeichnet.

Ein hydraulischer Zementwerkstoff aus Portlandzementklinker, 6 bis 15 % Mischgut und einer angemessenen Menge Gips wird als gewöhnlicher Portlandzement (kurz: Normalzement) bezeichnet, Kurzbezeichnung P-O. Beim Mischen von aktiven Materialien darf der maximale Mischungsanteil 15 % nicht überschreiten. Es ist erlaubt, Ofenstaub zu verwenden, der nicht mehr als 5 % der Zementqualität ausmacht, oder inaktive Mischmaterialien, die nicht mehr als 10 % der Zementqualität ausmachen. Beim Mischen inaktiver Materialien darf die maximale Mischmenge 15 % nicht überschreiten. Die Menge darf 10 % der Zementqualität nicht überschreiten.

Der hydraulische Zement, der durch Mahlen von Portlandzementklinker, granuliertem Hüttensand und der entsprechenden Menge Gips hergestellt wird, wird als Hüttenzement (Hüttenzement) mit der Bezeichnung P-S bezeichnet.

Die Dosierung des Hüttensandzements beträgt 20 % bis 70 %, bezogen auf den Massenanteil. Als Ersatz für Hüttensand können Kalkstein, Ofenstaub, Flugasche und puzzolanische Mischmaterialien verwendet werden. Die Ersatzmenge darf höchstens 8 % der Zementmasse betragen, und der Anteil des ersetzten Hüttensandes am Zement muss mindestens 20 % betragen.

Jeder hydraulische Zement, der aus Portlandzementklinker, puzzolanisch gemischten Stoffen und einer angemessenen Menge an gemahlenem Gips besteht, wird als puzzolanischer Portlandzement bezeichnet, der mit dem Kürzel P-P bezeichnet wird. Der Gehalt an puzzolanischen Mischstoffen im Zement beträgt 20 bis 50 %, bezogen auf den Massenanteil.

Der hydraulische Zement, der durch Mahlen von Portlandzementklinker, Flugasche und einer angemessenen Menge Gips hergestellt wird, wird als Flugasche-Portlandzement (Flugaschezement) bezeichnet und mit P-F abgekürzt. Der Anteil an Flugasche im Zement beträgt 20 bis 40 %, bezogen auf den Massenanteil.

Jedes hydraulische zementartige Material, das aus Portlandzementklinker, zwei oder mehr spezifizierten gemischten Materialien und einer angemessenen Menge Gips besteht, wird als Kompositzement (P-C) bezeichnet. Die Gesamtmenge der gemischten Stoffe im Zement sollte mehr als 15 %, aber nicht mehr als 50 % des Massenanteils ausmachen. Die Verwendung von nicht mehr als 8 % Ofenstaub im Zement ist zulässig, um einen Teil der gemischten Stoffe zu ersetzen; bei der Zugabe von Schlacke darf die Menge der gemischten Stoffe nicht mit der des Schlackenportlandzements wiederholt werden.

Anwendung von Methylcellulose

Im vorangegangenen Abschnitt wurden die allgemeinen physikalischen Eigenschaften von Methylcellulose vorgestellt. Weitere Leistungsindikatoren sind Methoxidgehalt, Viskosität, Feuchtigkeit, Asche (in Form von Sulfat), Chlorid (in Form von NaCl), Alkalität (in Form von NaOH), Eisengehalt, Schwermetall (in Form von Blei), Säureester und relative Dichte.

Die erste Anwendung von MC hängt von seiner Wasserlöslichkeit ab, einer entscheidenden Eigenschaft. Der Methoxidgehalt von alkalilöslichem MC (DS=0,1 0,9) liegt zwischen 2 % und 16 %; bei wasserlöslichem MC (DS=1,3 2,0) beträgt der Methoxidgehalt 26 % bis 32 %; und bei in organischen Lösungsmitteln löslichem MC (DS=2,1 oder höher) liegt der Methoxidgehalt bei über 36 %. Diese Unterschiede im Methoxidgehalt spielen eine wichtige Rolle bei den verschiedenen Anwendungen von MC.

Darüber hinaus bildet MC in wässriger Lösung beim Erhitzen ein Gel und verflüssigt sich nach dem Abkühlen zu einer transparenten Lösung. Viele Anwendungen von MC beruhen auf dieser Fähigkeit. MC kann als Filmbildner, Klebstoff, Dispergiermittel, Benetzungsmittel, Verdickungsmittel und Emulgatorstabilisator verwendet werden. Es findet breite Anwendung in Baumaterialien, Kosmetika und Medizin, Reinigungsmitteln, Polymeren und anderen Bereichen.

1. Baustoffindustrie

Methylcellulose, eine vielseitige Verbindung, wird häufig als Bindemittel in der Baustoff- und Keramikindustrie eingesetzt. Seine einzigartigen Eigenschaften verbessern die Kohäsion von Aufschlämmungen, verringern die Ausflockung und verbessern Viskosität und Schrumpfung. In keramischen Glasuren wirkt MC als Suspensionsmittel und Bindemittel, das eine gleichmäßige Dispersion der Pigmente gewährleistet und einen dicken Auftrag ermöglicht. Die Zugabe zu feuerfesten Materialien reduziert den Wasserbedarf, verbessert die Gleichmäßigkeit und Dimensionsstabilität des Produkts und minimiert den Ausschuss. MC dient auch als Nachbehandlungsmittel im Mörtel von Ziegeln und Fliesen, verbessert die Bindekraft und steuert die Abbindezeit und Anfangsfestigkeit von Strukturzement.

MC hat wie HPMC eine feuchtigkeitsspeichernde Wirkung in der Zementaufschlämmung, wodurch der Feuchtigkeitsverlust an der Betonoberfläche erheblich reduziert werden kann. Die Verwendung von MC zur Vorbereitung von Zement für die Verklebung von Trockenbauwänden kann beispielsweise Risse an den Rändern vermeiden und die Adhäsion, den Zusammenhalt und die Bauleistung verbessern. Das Verkleben von Ziegeln und Fliesen auf rauen Oberflächen kann die Mörtelhaftung erhöhen, und die Ziegel und Fliesen müssen nicht vorgetränkt werden. Es kann auch zur Herstellung von wasserfestem und temperaturbeständigem (-15-60℃) Mörtel zum Verkleben von Ziegeln und Fliesen verwendet werden; Mörtel zum Verkleben von Siliziumdioxid-Schamottsteinen, die gegen hohe Temperaturen (1500℃) beständig sind; durch Zugabe von 4000mPa-s MC und einer kleinen Menge Harnstoff oder Natriumthiocyanat zu Zementmörtel können Bauarbeiten bei hohen Temperaturen durchgeführt werden, und es kann Zementmörtel zum Verkleben von belastungsbeständigen Keramikfliesen hergestellt werden. Die Zugabe von MC und Vinylacetat-Maleinsäureanhydrid-Copolymer zum Zementmörtel für die Verklebung von Ziegeln und Fliesen kann die Haftfestigkeit von Ziegeln und Fliesen auf der Zementoberfläche von 0,277 MPa (ohne Zusatzstoffe) auf 0,78 MPa erhöhen.

Durch die Zugabe einer kleinen Menge MC und eines Zementkoagulationsbeschleunigers (z. B. Kalziumformiat) zum Zementmörtel, der für die Innen- und Außenwände von Gebäuden verwendet wird, können die Koagulation und die Bauleistung erheblich verbessert werden. So ermöglicht der Zusatz von MC und Polyvinylacetat zu Zementmörtel die Herstellung dünner Schichten auf Ziegeln und Fliesen. MC verbessert auch die Leistung von wasserverdünnbaren Sprühpulverbürsten, indem es die Haftung erhöht, Risse und den Wasserverbrauch verringert, die Verschleißfestigkeit verbessert und die Verarbeitung erleichtert.

Die Zugabe von MC, Dispergiermittel und synthetischen Fasern zu Zement- und Quarzsandmörtel kann als wärmedämmender Putz sowie zur Reparatur und zum Ersatz von Gipsputz verwendet werden. Die Zugabe von MC zu Weißzementschlämme kann als verschleißfeste, säurebeständige und gut haftende Betonoberflächenbeschichtung und wasserdichte Schicht verwendet werden.

Wenn Glasfasern, Stahldraht oder Nylonfasern in eine MC-Lösung (Molekulargewicht 18000-200000) getaucht und dem Putz oder Beton hinzugefügt werden, kann daraus ein faserverstärkter Zementbaustoff entstehen. Leichter Mörtelschlamm, der extrudiert und hergestellt werden kann, hergestellt aus MC (0,1%~2%), Fasern und Schaumbildner, kann als hochfestes, poröses Baumaterial verwendet werden. Leichtes Zementmaterial, das aus einer Mischung von MC, Tensid (wie Natriumalkylbenzolsulfonat) und Natriumbikarbonat hergestellt wird, lässt den Zement schnell koagulieren und verhindert Rissbildung. Aufgrund unterschiedlicher Anteile kann die Dichte im Bereich von 573,4 bis 1103,4 kg/m³ eingestellt werden.

MC kann zusammen mit anderen Polymeren die Eigenschaften von Zementstein in Bauelementen erheblich verbessern. So kann beispielsweise die Zugabe von hochviskosem MC (10.000-15.000 mPa-s) zu Zement, Sand oder Kalkstein die Haftfestigkeit und die Mischbarkeit verbessern. Die resultierenden Zementprodukte sind nicht nur hart, sondern auch resistent gegen übermäßiges Schwinden. Darüber hinaus kann MC auch zum Schutz der Oberfläche von geformten Zementelementen verwendet werden, was seinen Wert im Bauwesen weiter unterstreicht.

Die Zugabe von MC kann die Abbindezeit des Zementschlamms steuern, die Biege- und Druckfestigkeit verbessern und das Schwinden verringern. Zum Beispiel kann durch die Zugabe einer Mischung aus 0,1% MC und Verzögerer Natriumtartrat in Zementschlamm die Abbindezeit des ursprünglichen Zementschlamms von 2h22min (anfänglich) und 3h18min (endgültig) auf 4h11min (anfänglich) und 5h21min (endgültig) verzögert werden, und seine Biege- und Druckfestigkeit wird von den ursprünglichen (ohne Zusatzstoffe) 6,64MPa und 39,2MPa auf 7. 24MPa und 42. 4MPa; zum Beispiel durch Zugabe von Bindemittel MC, Expansionsmittel (wie Kalziumaluminatsulfat), Porenbildner [Kalziumsilicid (CaSi) oder Aluminiumnitrid (AlN)], Dispergiermittel (wie Ligninsulfat), Promotor (wie ZnCl₂, AlCl₃) in den Zementschlamm, kann die Abbindezeit des ursprünglichen Zementschlamms auf 4h11min (anfänglich) und 5h21min (endgültig) verzögert werden. Die Biege- und Druckfestigkeit des Zementschlamms wird von den ursprünglichen Werten (ohne Zusatzstoffe) 6,64 MPa und 39,2 MPa auf 7,24 MPa und 42,4 MPa erhöht. Die Zugabe von CaCl₂ (oder anderen Halogeniden) kann die Verwitterung verhindern und die Frühfestigkeit verbessern, insbesondere bei der Befestigung von Brückenfundamenten. Die Biegefestigkeit und der Ausdehnungskoeffizient liegen nach 7 Tagen bei 3333,15 MPa bzw. +0,32 %, während die Werte ohne diese Zusätze bei 309,46 MPa bzw. -0,47 % liegen. Durch die Zugabe von 0,1 % bis 0,5 % MC und einer geringen Menge Natriumpentachlorphenol (5 % bis 30 % des MC-Zusatzes) zur Zementaufschlämmung kann die Feuchtigkeit zurückgehalten und die Plastizität verbessert werden, die Haftung an der Oberfläche wird verbessert, die Gelschwindung und der Wasserbedarf werden verringert, die Schrumpfung wird reduziert und es entstehen keine Risse, und die Biegefestigkeit wird verbessert. Nach 28 Tagen erhöhte sich die Biegefestigkeit um 276% im Vergleich zu derjenigen ohne Zusätze.

2. Anwendung in Beschichtungen

Methylcellulose, eine vielseitige Verbindung, wird in großem Umfang in verschiedenen Beschichtungskomponenten wie Latex und wasserlöslichen Harzen verwendet. Sie dient u. a. als Filmbildner, Verdickungsmittel, Emulgator und Stabilisator. Diese Multifunktionalität trägt zur Verschleißfestigkeit, Fließfähigkeit, Nivellierung, Lagerstabilität, pH-Stabilität und Toleranz gegenüber Schwermetallpigmenten der Beschichtung bei und bietet ein umfassendes Verständnis für ihre Anwendungen in der Industrie.

Die Rolle von MC in der Papierverarbeitung ist ebenso bedeutend. Es wirkt als leichte Grundierungskomponente in Wachspapier, reduziert das Eindringen von Paraffin beim Wachsen und verhindert das Eindringen von Druckfarben oder Lacken. Dadurch wird der Glanz und die Helligkeit von bedruckten Papierprodukten verbessert. MC verbessert auch die Druckleistung von weißem, dünnem Papier und stärkt die Festigkeit von Kraftpapier. Seine Vielseitigkeit erstreckt sich auch auf Registrierpapier und lichtempfindliches Kopierpapier, wo es eine Rolle in der Beschichtungsemulsion von druckempfindlichem Transferkohlepapier spielt. Es zeigt eine gute Haftung an Pigmenten in Papierbeschichtungskomponenten und dient als Dispergiermittel für Pigmente, die in Farbpapierbeschichtungen verwendet werden, was seinen praktischen Wert in der Industrie unterstreicht.

In den 1950er Jahren wurde MC in Abbeizmitteln verwendet. Es kann mit Paraffin in einer gemischten Lösung aus Wasser/Alkohol/Dichlormethan gemischt werden, was die Verflüchtigung von Lösungsmitteln blockieren kann und die Abbeizmittel für die Entfernung von Oberflächenfarbe geeignet macht. Es kann mit schwachen Fettalkoholen (wie Ethylenglykol, Ethylenglykolmonoethylether oder Butylether) gemischt werden, um Abbeizmitteln Thixotropie zu verleihen. In den Abbeizmitteln wird MC hauptsächlich mit Paraffin, Dichlormethan, schwachen Fettalkoholen, Ammoniumsalzen, Soda und Wasser gemischt, die luftgetrocknete Farbe oder trockene synthetische Lacke (wie Harnstoff-Formaldehyd, Melamin-Formaldehydharz) entfernen können. Es erweicht oder schmilzt die alte Farbe, die sich dann leicht abkratzen oder mit Wasser abwaschen lässt; es gibt auch Fälle, in denen das Abbeizmittel verwendet wird, um die alte Farbe auf Bronzegegenständen zu behandeln und sie dann mit Lösungsmitteln abzuwaschen. Repräsentative Schnellabbeizer bestehen aus MC, Dichlormethan, Methanol, Methylbenzylalkohol, Ethylbenzol, Thioharnstoff, Paraffin und Wasser. Bei einer dicken Schicht Alkyd-/Melaminharzbeschichtung auf der Epoxidgrundierung kann das Abbeizmittel nach 7-minütiger Anwendung aufgelöst und durch Spülen mit starkem Wasserstrom entfernt werden.

Verfahren zur Herstellung von Methylcellulose

Bei der Herstellung von Methylcellulose wird Cellulose mit einer Alkalilösung umgesetzt, um Alkalicellulose zu erzeugen, und dann unter einem bestimmten Druck und einer bestimmten Temperatur mit Methylchlorid reagiert, um ein Rohprodukt zu erhalten, das abgetrennt, gewaschen, getrocknet, pulverisiert und verpackt wird, um das Produkt zu erhalten. Zu den Aufbereitungsmethoden gehören die Gasphasenmethode, die Flüssigphasenmethode und die Methode der homogenen Phase.

1. Gasphasen-Methode

Nach der Pulverisierung, Alkalisierung und Alterung reagiert die Alkalizellulose mit zirkulierendem Methylchloridgas. Der Reaktionsdruck beträgt etwa 4,9×10⁵Pa. Da es sich um eine Gas-Festphasen-Reaktion handelt, ist die Reaktion ungleichmäßig, und der Substitutionsgrad und die Ether-Effizienz sind gering.

2. Flüssigphasen-Methode

Unter Verwendung des Veretherungsmittels Methylchlorid als Dispersionsmedium wird Alkalizellulose zur Reaktion in flüssigem Methylchlorid suspendiert. Da Methylchlorid einen niedrigen Siedepunkt hat (23,6°C unter Normaldruck), muss der Reaktionsdruck 70°C betragen, um es während der Reaktion flüssig zu halten. Er beträgt etwa 1,7×10⁶Pa, so dass der Veretherungsprozess in einer Flüssig-Fest-Phasen-Reaktion abläuft. Die Reaktion verläuft gleichmäßiger, und der Substitutionsgrad und die Veretherungseffizienz sind höher.

Bei einer anderen Flüssigphasenmethode wird Zellulose in Gegenwart eines inerten organischen Lösungsmittels alkalisiert und verethert. Das organische Lösungsmittel spielt eine entscheidende Rolle bei der Verringerung des Drucks im Reaktionssystem [in der Regel (4~6)×10⁵ Pa], wodurch der Transfer erleichtert wird. Dies wiederum reduziert das Auftreten von Nebenreaktionen erheblich und macht diese Methode zu einer äußerst effektiven Alternative.

3. Homogenes Verfahren

Es gibt viele homogene Zubereitungsmethoden für Methylcellulose, wie z. B.

(1) Cellulose wird in einem DMSO/PF-Lösungsmittelsystem unter Verwendung von NaOH und Iodoform (CH₃I) als Veretherungsmittel aufgelöst.

(2) Cellulose wird im DMAc/LiCl-System gelöst und mit Butyllithium-Iodmethan methyliert.

(3) Aufgrund der Schwierigkeiten bei der Lösungsmittelrückgewinnung wurde die homogene Herstellung von MC noch nicht industriell umgesetzt.

Die Formel und die Prozessbedingungen für die Herstellung von Methylcellulose variieren je nach der gewünschten Produktleistung.

Die Methylierungsreaktion wird im Allgemeinen in einem Autoklaven mit einem Mantel, einem Rührwerk und einer Nickelauskleidung durchgeführt. Der Arbeitsdruck des Autoklaven kann einen Überdruck von 1,2-1,5 MPa erreichen, während der Druck der meisten Aufbereitungsverfahren 0,4-0,5 MPa beträgt.

Die NaOH-Endkonzentration der Methylierungsreaktion hängt von dem gewünschten Substitutionsgrad der Methylcellulose ab. Ein Teil des Veretherungsmittels reagiert mit NaOH, und die endgültige Basenkonzentration hängt von der Ausgangskonzentration, der Menge des erzeugten Wassers und dem NaOH-Verbrauch ab. Die effektive Reaktion hört fast auf, wenn die NaOH-Konzentration auf 30 % sinkt, und der Substitutionsgrad steigt über DS=2,0.

Als Lösungsmittel und Träger für NaOH ist Wasser als Verdünnungsmittel für das Veretherungsmittel unverzichtbar, was dem Eindringen von Alkali zugute kommt und die Veretherungsreaktion fördert. Mit anderen Worten: In Abwesenheit von Wasser ist eine Veretherung fast unmöglich. In Anwesenheit von Wasser wirken sich jedoch die Rührmethode, der Rührgrad und die Reaktionstemperatur auf den Substitutionsgrad aus, und die Veretherungseffizienz nimmt mit steigender Wasserkonzentration ab. Dies liegt daran, dass ein Teil des Veretherungsmittels durch die Anwesenheit von Wasser zu Nebenprodukten hydrolysiert wird. Als Quellmittel kann Wasser bei hoher Alkalikonzentration die Veretherung der gesamten Zellulose wirksam fördern. Die Zunahme des Wassers führt zu einer Abnahme der Alkalikonzentration, was die treibende Kraft der Veretherungsreaktion schwächt und die Veretherungseffizienz verringert.

Die Effizienz der Methylierungsreaktion bezieht sich auf die Verwertungsrate des Veretherungsmittels Methylchlorid, die bei alkalilöslicher Methylcellulose etwa 70% bis 80% und bei wasserlöslicher Methylcellulose 40% bis 50% beträgt.

(1) Herstellungsverfahren für alkalilösliche Methylcellulose

MC mit einem niedrigen Substitutionsgrad (DS=0,1~0,9, d.h. der Gehalt an Methoxygruppen beträgt 2%~16%) ist in 2%~10%iger wässriger NaOH-Lösung löslich. Das Herstellungsverfahren ist wie folgt: Zunächst wird die Kugelfallzeit (die den Polymerisationsgrad repräsentiert und sich auf die Die entsprechenden Kugelfallzeiten, die bei der Verwendung eines Kugelfallviskosimeters zur Messung von raffinierten Baumwoll-Linters mit verschiedenen Polymerisationsgraden gemessen wurden, betragen 6s, 15s und 600s. Die Baumwoll-Linters werden mit 27,5%~45,0% NaOH wässriger Lösung bei 15~35℃ behandelt. Alkalizellulose, die NaOH enthält, wird mit einem Massenverhältnis der Zellulose von 0,35 bis 0,60 hergestellt, und dann wird die Alkalizellulose mit Methylchlorid (Massenverhältnis der Zellulose von 0,15 bis 0,5) bei 35 bis 75°C 4 bis 10 Stunden lang umgesetzt, bis der Druck auf 0 fällt, dann mit saurem, heißem Wasser neutralisiert, gewaschen und getrocknet, um das fertige Produkt zu erhalten. Das Produkt enthält 0,9% bis 13,5% Methoxygruppen und kann sich in 4%iger Alkalilösung vollständig auflösen. Es kann zum Schlichten, Bedrucken und Färben von Stoffen verwendet werden, und es kann auch zum dauerhaften Verkleben von Kleidung oder zur Verarbeitung zu einem zelluloidähnlichen Film verwendet werden.

(2) Herstellungsverfahren für wasserlösliche Methylcellulose

Zur Herstellung von MC werden herkömmliche Geräte verwendet; die Methylchloridmengen sind gering, und die Masse beträgt nicht mehr als das 1,5- bis 3-fache der trockenen Basiszellulose. Zum Beispiel werden 8 Teile raffinierte Baumwolle in 210 Teile einer 33%igen wässrigen NaOH-Lösung bei 22 bis 24°C getaucht, dann auf etwa 20 Teile gepresst und in einen Autoklaven gegeben. Nach dem Vakuumieren werden 248 Teile flüssiges Methylchlorid zugegeben und die Temperatur auf 50°C erhöht. Diese Temperatur wird eine Stunde lang beibehalten, dann wird die Temperatur für die weitere Veretherung langsam auf 70 °C erhöht, destilliert, um überschüssiges Methylchlorid zu entfernen, mit heißem Wasser gewaschen, um NaCl oder das entstandene Methanol zu entfernen, und getrocknet, um ein Produkt mit einem Methoxygruppengehalt von 33 % zu erhalten.

In einem zweistufigen Verfahren kann auch wasserlösliche Dimethylcellulose mit einem mäßigen Substitutionsgrad zur Herstellung hochviskoser Produkte verwendet werden. Zunächst wird Alkalizellulose üblicherweise mit überschüssigem Methylchlorid umgesetzt, um ein Produkt mit einem Methoxygruppengehalt von 14 % bis 21 % zu erhalten. Dann werden Alkaliflüssigkeit und eine bestimmte Menge Methylchlorid zur sekundären Veretherung hinzugefügt, und schließlich wird ein Produkt mit Methoxygruppen auf der Basis von 29% bis 34% Methylcellulose erhalten.

(3) Herstellungstechnologie von in organischen Lösungsmitteln löslicher Methylcellulose

In organischen Lösungsmitteln lösliche MC mit einem Substitutionsgrad DS= 2,1 oder höher wird durch zweistufige Veretherung hergestellt. In der verwendeten Alkalizellulose beträgt der NaOH-Gehalt das 0,8- bis 1,1-fache der Zellulose und der Wassergehalt das 0,28- bis 0,38-fache der Zellulose. Das bei der Veretherung eingesetzte Methylchlorid ist 1 bis 4 mal so hoch wie das der Zellulose. In der ersten Reaktionsstufe wird Methylcellulose mit einem Methylsubstitutionsgrad von 1,5 bis 1,9 erhalten. In der zweiten Stufe der Veretherungsreaktion wird eine ausreichende Menge an festem NaOH zugegeben, um den Gehalt (einschließlich des ursprünglichen Gehalts) auf das 1,1- bis 1,1-fache der Masse der Cellulose zu erhöhen; die Veretherung wird fortgesetzt, bis die NaOH-Konzentration auf mindestens etwa 55 % (aber nicht weniger als 30 %) sinkt, die Reaktion abgeschlossen ist, die erhaltene gleichmäßig substituierte Methylcellulose abgetrennt und zur Gewinnung des Produkts weiterverarbeitet wird.

Das von der Firma Kalle in Deutschland verwendete zweistufige Flüssigphasenverfahren lautet: 100 Teile zerkleinerte Cellulose werden 1 Stunde lang in 135,5 Teilen einer 25%igen NaOH-Lösung alkalisiert, dann werden 600 Teile flüssiges Methylchlorid hinzugefügt und bei 85°C verethert, bis die Methoxygruppe Wenn der Gehalt 14% bis 21% beträgt, wird das nicht umgesetzte Methylchlorid zurückgewonnen, um das Methylcellulose-Zwischenprodukt zu erhalten, dann werden 133. 5 Teile einer 42%igen NaOH-Lösung für 15 Minuten in den Autoklaven geben, weitere 600 Teile Methylchlorid hinzufügen und 133,5 Teile einer 42%igen NaOH-Lösung in den Autoklaven geben. Erneut 1 Stunde lang bei ℃ verethern. Nach Rückgewinnung des Methylchlorids wird das veretherte Produkt zur Ausflockung und Reinigung in 80 bis 90 ℃ heißes Wasser gegeben. Man neutralisiert mit 2 Teilen Eisessig, zentrifugiert und trocknet bei 105 ℃, um eine 30,5%ige Methoxylgruppe der Methylcellulose zu erhalten. Die von der Dow Chemical Company in den Vereinigten Staaten angegebene Verfahrensformel lautet: 568 Teile Holzstoff und 1136 Teile 50%ige NaOH-Lösung in einen Kneter geben, 20 Minuten lang bei 60°C alkalisieren, kneten und zerkleinern; die Zusammensetzung der Alkalizellulose ist NaOH/Faserelement =0,9～1,5, Wasser/Zellulose=0,9～1,5. Dann wird die zerkleinerte Alkalizellulose (etwa 1,6 kg) in den Autoklaven gegeben, flüssiges Methylchlorid hinzugefügt und bei 5,7×10⁵ Pa und 75℃ für 12,5 Stunden verethert. Das Produkt wird nach Rückgewinnung des Methylchlorids auf 80-90 °C erhitzt. Das Wasser wurde ausgeflockt und gereinigt, zweimal mit heißem Wasser gewaschen und gereinigt, zentrifugiert und getrocknet (140°C), um MC mit einem Methoxygruppengehalt von 29% (DS von 1,8) zu erhalten.