CelluloseetherCelluloseether werden aus Cellulose durch Veretherungsreaktion mit einem oder mehreren Veretherungsmitteln und anschließendes Trockenmahlen hergestellt. Je nach den unterschiedlichen chemischen Strukturen der Ethersubstituenten lassen sich Celluloseether in anionische, kationische und nichtionische Ether unterteilen. Zu den ionischen Celluloseethern zählen hauptsächlich Carboxymethylcelluloseether (CMC); zu den nichtionischen Celluloseethern zählen hauptsächlich Methylcelluloseether (MC) und Hydroxypropylmethylcelluloseether (HPMC) und Hydroxyethylcelluloseether (HC). Nichtionische Ether werden weiter in wasserlösliche und öllösliche Ether unterteilt und finden hauptsächlich in Mörtelprodukten Verwendung. Ionische Celluloseether sind in Gegenwart von Calciumionen instabil und werden daher selten in Trockenmörtelprodukten mit Zement, Kalkhydrat und anderen zementartigen Stoffen eingesetzt. Nichtionische, wasserlösliche Celluloseether sind aufgrund ihrer Suspensionsstabilität und Wasserrückhalteeigenschaften in der Baustoffindustrie weit verbreitet.
1. Chemische Eigenschaften von Celluloseether
Jeder CelluloseetherCelluloseether besitzt die Grundstruktur von Cellulose – die Struktur von dehydrierter Glucose. Bei der Herstellung von Celluloseether werden die Cellulosefasern zunächst in einer alkalischen Lösung erhitzt und anschließend mit Veretherungsmitteln behandelt. Die faserigen Reaktionsprodukte werden gereinigt und zu einem gleichmäßigen Pulver mit einer bestimmten Feinheit vermahlen.
Bei der Herstellung von MC wird ausschließlich Methanchlorid als Veretherungsmittel verwendet; zusätzlich zur Verwendung von Methanchlorid bei der Herstellung vonHPMCEpoxypropylen wird auch zur Herstellung von Hydroxypropylsubstituenten verwendet. Verschiedene Celluloseether weisen unterschiedliche Methyl- und Hydroxypropylsubstitutionsgrade auf, welche die organische Löslichkeit der Celluloseetherlösung, die thermische Gelierungstemperatur und weitere Eigenschaften beeinflussen.
2. Anwendungsszenarien von Celluloseether
CelluloseetherEs handelt sich um ein nichtionisches, halbsynthetisches Polymer mit wasserlöslichen und lösungsmittelbasierten Eigenschaften, dessen Wirkungen in verschiedenen Branchen variieren. Beispielsweise hat es in chemischen Baustoffen folgende kombinierte Wirkungen:
① Wasserbindendes Mittel ② Verdickungsmittel ③ Verlaufseigenschaften ④ Filmbildende Eigenschaften ⑤ Klebstoff
ImPVCIn der Industrie dient Cellulose als Emulgator und Dispergiermittel; in der pharmazeutischen Industrie wird sie als Bindemittel und Trägermaterial für die Langzeitwirkung eingesetzt. Aufgrund ihrer vielfältigen Eigenschaften ist ihr Anwendungsgebiet besonders breit gefächert. Im Folgenden werden wir uns mit den Anwendungsmethoden und Funktionen von Celluloseether in verschiedenen Baustoffen befassen.
(1) In Latexfarbe:
In der Latexfarbenindustrie ist es notwendig, auszuwählenHydroxyethylcelluloseDie allgemeine Spezifikation für eine gleichmäßige Viskosität liegt bei RT 30.000–5.000 cP, was der Spezifikation HBR250 entspricht. Die Referenzdosierung beträgt üblicherweise 1,5–2 ‰. Hydroxyethylcellulose dient in Latexfarben hauptsächlich der Verdickung, verhindert das Gelieren der Pigmente, trägt zur Pigmentdispersion und Latexstabilität bei, verbessert die Viskosität der Komponenten und fördert das Verlaufsverhalten. Hydroxyethylcellulose ist einfach anzuwenden, löst sich in kaltem und heißem Wasser und ist pH-unabhängig. Sie kann sicher im pH-Bereich von 2–12 verwendet werden. Es gibt drei Anwendungsmethoden: 1. Direkte Zugabe: Hierbei sollte Hydroxyethylcellulose mit verzögerter Auflösung (mindestens 30 Minuten) verwendet werden. Die Anwendungsschritte sind wie folgt: ① Geben Sie eine bestimmte Menge reines Wasser in ein Gefäß mit einem Hochleistungsrührer. ② Rühren Sie die Lösung langsam und gleichmäßig bei niedriger Geschwindigkeit. ③ Rühren Sie weiter, bis alle Partikelmaterialien benetzt sind. ④ Geben Sie weitere Additive und alkalische Additive hinzu. ⑤ Rühren Sie, bis sich das gesamte Hydroxyethyl vollständig gelöst hat. Geben Sie anschließend die restlichen Komponenten der Rezeptur hinzu und vermahlen Sie das Produkt bis zum fertigen Produkt. II. Herstellung der Mutterlauge: Diese Methode ermöglicht die Verwendung einer Instant-Mutterlauge und wirkt schimmelhemmend auf Cellulose. Der Vorteil dieser Methode liegt in ihrer hohen Flexibilität; sie kann direkt Latexfarbe zugesetzt werden. Die Herstellung erfolgt analog zu den Schritten ① bis ④. III. Herstellung von Congee-ähnlichen Substanzen: Da organische Lösungsmittel für Hydroxyethyl schlecht (unlöslich) sind, können diese zur Herstellung von Congee-ähnlichen Substanzen verwendet werden. Am häufigsten werden organische Flüssigkeiten aus der Emulsionsfarbenrezeptur verwendet, wie z. B. Ethylenglykol, Propylenglykol und Filmbildner (z. B. Diethylenglykolbutylacetat). Die Congee-ähnliche Hydroxyethylcellulose kann direkt der Farbe zugegeben und anschließend so lange gerührt werden, bis sie sich vollständig gelöst hat.
(2) Beim Abkratzen von Wandkitt:
Umweltfreundliche, wasser- und scheuerbeständige Kittmassen erfreuen sich in den meisten chinesischen Städten großer Beliebtheit. Da Kitt aus Bauklebern in den letzten Jahren gesundheitsschädliche Formaldehydemissionen aufwies und durch die Acetalreaktion von Polyvinylalkohol und Formaldehyd hergestellt wurde, wird dieses Material zunehmend durch Produkte der Celluloseether-Serie ersetzt. Cellulose ist derzeit der einzige verfügbare Rohstoff. Wasserbeständige Kittmassen lassen sich in Trockenpulver- und Pastenkitt unterteilen. Üblicherweise werden modifizierte Methylcellulose und Hydroxypropylmethylcellulose verwendet, deren Viskosität zwischen 30.000 und 60.000 cP liegt. Die Hauptfunktion der Cellulose im Kitt besteht darin, Wasser zu binden, zu kleben und zu schmieren. Da die Spachtelmassen verschiedener Hersteller unterschiedliche Rezepturen verwenden – manche bestehen aus Graukalk, Leichtkalk, Weißzement usw., andere aus Gipspulver, Graukalk, Leichtkalk usw. –, unterscheiden sich auch die Spezifikationen, die Viskosität und die Infiltrationsmenge an Celluloseether. Üblicherweise wird Celluloseether zugesetzt (ca. 2–3 ‰). Beim Verspachteln von Wänden führt die Wasseraufnahme der Wandoberfläche (Ziegel: 13 %, Beton: 3–5 %) in Verbindung mit Verdunstung von außen dazu, dass die Spachtelmasse bei zu schnellem Wasserverlust Risse bekommt oder abblättert. Dadurch wird die Festigkeit der Spachtelmasse beeinträchtigt. Die Zugabe von Celluloseether kann dieses Problem lösen. Die Qualität des Füllmaterials, insbesondere des Graukalks, ist jedoch ebenfalls von entscheidender Bedeutung. Aufgrund der hohen Viskosität der Zellulose wird die Schwimmfähigkeit der Spachtelmasse erhöht, ein Absacken während der Verarbeitung verhindert und das Abkratzen erleichtert und erleichtert. Der Zelluloseether in der Pulverspachtelmasse muss im Werk entsprechend zugegeben werden. Herstellung und Anwendung sind relativ einfach, und Füllmaterial und Additive lassen sich gleichmäßig mit dem Trockenpulver vermischen. Auch die Verarbeitung ist relativ unkompliziert; die Wasserverteilung vor Ort hängt von der verwendeten Menge ab.
(3) Betonmörtel:
Um die endgültige Festigkeit von Betonmörtel zu erreichen, ist eine vollständige Hydratation des Zements unerlässlich. Insbesondere bei Bauarbeiten im Sommer, wenn der Wasserverlust des Betonmörtels sehr hoch ist, werden Maßnahmen zur Aufrechterhaltung der Hydratation durch Besprühen mit Wasser ergriffen. Diese Methode führt jedoch zu Wasserverschwendung und umständlicher Handhabung, da das Wasser nur an der Oberfläche verbleibt, während die innere Hydratation unvollständig bleibt. Die Lösung dieses Problems besteht darin, dem Betonmörtel acht Wasserrückhaltemittel auf Cellulosebasis zuzusetzen. Üblicherweise werden Hydroxypropylmethylcellulose oder Methylcellulose mit einer Viskosität zwischen 20.000 und 60.000 cP und einer Zugabemenge von 2 % bis 3 % verwendet. Dadurch kann die Wasserrückhalterate auf über 85 % erhöht werden. Die Anwendung im Betonmörtel erfolgt durch gleichmäßiges Einmischen des trockenen Pulvers und anschließendes Hinzufügen von Wasser.
(4) Beim Verputzen, Binden und Abdichten von Gips:
Mit der rasanten Entwicklung der Bauindustrie steigt auch der Bedarf an neuen Baustoffen stetig. Aufgrund des wachsenden Umweltbewusstseins und der kontinuierlichen Verbesserung der Baueffizienz haben sich zementgebundene Gipsprodukte rasant weiterentwickelt. Zu den gängigsten Gipsprodukten zählen derzeit Putzgips, Haftgips, Einbettgips und Fliesenkleber. Gipsputz ist ein hochwertiges Material zum Verputzen von Innenwänden und Dachplatten. Die damit verputzten Wände sind fein und glatt, staubfrei, haften fest auf dem Untergrund, reißen oder blättern nicht ab und bieten zudem Brandschutz. Haftgips ist ein neuartiger Bindemittel für Leichtbauplatten. Er besteht aus Gips als Basismaterial und verschiedenen Haftvermittlern. Er eignet sich zum Verkleben verschiedener anorganischer Wandbaustoffe und zeichnet sich durch Ungiftigkeit, Geruchsneutralität, schnelle Aushärtung und hohe Klebkraft aus. Er dient als Trägermaterial für Bauplatten und Mauerwerk. Gipsfugenfüller dient zum Füllen von Fugen zwischen Gipskartonplatten und zur Ausbesserung von Wänden und Rissen. Diese Gipsprodukte erfüllen verschiedene Funktionen. Neben Gips und den entsprechenden Füllstoffen spielen die zugesetzten Celluloseether-Additive eine entscheidende Rolle. Da Gips in wasserfreien Gips und Halbhydratgips unterteilt wird, beeinflussen die verschiedenen Gipsarten die Produkteigenschaften unterschiedlich. Daher bestimmen Verdickung, Wasserrückhaltung und Verzögerung die Qualität von Gipsbaustoffen. Häufige Probleme dieser Materialien sind Hohlraumbildung und Rissbildung, wodurch die anfängliche Festigkeit nicht erreicht wird. Um dies zu beheben, ist die Wahl des geeigneten Cellulosederivats und die Anwendung der Verzögerer entscheidend. In diesem Zusammenhang werden üblicherweise Methyl- oder Hydroxypropylmethylcellulose mit einer Dichte von 30.000 bis 60.000 cps und einer Zugabemenge von 1,5–2 % verwendet. Cellulose zeichnet sich unter anderem durch ihre Wasserrückhalte-, Verzögerungs- und Schmiereigenschaften aus. Celluloseether kann in diesem Prozess jedoch nicht als Verzögerer verwendet werden. Daher muss Zitronensäure als Verzögerer hinzugefügt werden, um die Anfangsfestigkeit nicht zu beeinträchtigen. Die Wasserrückhalterate bezieht sich im Allgemeinen auf den natürlichen Wasserverlust ohne externe Wasseraufnahme. Ist die Wand trocken, führt die Wasseraufnahme und natürliche Verdunstung an der Oberfläche zu einem zu schnellen Wasserverlust des Materials, was Hohlräume und Risse verursachen kann. Diese Anwendungsmethode gilt für das Anmischen von Trockenpulver. Informationen zur Herstellung einer Lösung finden Sie in der entsprechenden Anleitung.
(5) Isoliermörtel
Dämmmörtel ist ein neuartiges Dämmmaterial für Innenwände in nördlichen Regionen. Es besteht aus Dämmstoffen, Mörtel und Klebstoffen. Cellulose spielt dabei eine Schlüsselrolle für die Haftung und Festigkeit. Üblicherweise wird Methylcellulose mit hoher Viskosität (ca. 10.000 µS) verwendet, deren Dosierung in der Regel zwischen 2 und 3 µS liegt. Die Verarbeitung erfolgt durch Anmischen des Trockenpulvers.
(6) Grenzflächenmittel
Der Schnittstellenagent sollte seinHPMCDie Viskosität des Bindemittels sollte 20.000 cps betragen, die des Fliesenklebers über 60.000 cps. Beim Haftvermittler sollte der Fokus auf einem Verdickungsmittel liegen, das die Zugfestigkeit und die Widerstandsfähigkeit gegen Ablösen verbessert. Um ein schnelles Ablösen der Fliesen durch Wasserverlust zu verhindern, sollte beim Verkleben ein Wasserspeichermittel verwendet werden.
3. Situation in der Wertschöpfungskette
(1) Upstream-Industrie
Die wichtigsten Rohstoffe, die für die Herstellung benötigt werdenCelluloseetherDazu gehören raffinierte Baumwolle (oder Zellstoff) und einige gängige chemische Lösungsmittel wie Epoxidpropan, Chlormethan, flüssiges Alkali, Flockenalkali, Ethylenoxid, Toluol und weitere Hilfsstoffe. Zu den vorgelagerten Unternehmen dieser Industrie zählen Baumwoll- und Zellstoffverarbeitungsbetriebe sowie einige Chemieunternehmen. Schwankungen der Preise der oben genannten Hauptrohstoffe wirken sich unterschiedlich stark auf die Produktionskosten und den Verkaufspreis von Celluloseether aus.
Die Kosten für raffinierte Baumwolle sind relativ hoch. Am Beispiel von Celluloseether in Baustoffqualität lässt sich zeigen, dass im Berichtszeitraum der Anteil der Kosten für raffinierte Baumwolle an den Verkaufskosten dieses Celluloseethers 31,74 %, 28,50 %, 26,59 % bzw. 26,90 % betrug. Preisschwankungen bei raffinierter Baumwolle wirken sich auf die Produktionskosten von Celluloseether aus. Hauptrohstoff für die Herstellung von raffinierter Baumwolle ist Baumwoll-Linters. Baumwoll-Linters sind ein Nebenprodukt der Baumwollverarbeitung und werden hauptsächlich zur Herstellung von Produkten wie Baumwollzellstoff, raffinierter Baumwolle und Nitrocellulose verwendet. Baumwoll-Linters und Baumwolle unterscheiden sich hinsichtlich Verwertungswert und Verwendung deutlich. Ihre Preise liegen wesentlich unter denen von Baumwolle, korrelieren aber dennoch mit deren Preisschwankungen. Preisschwankungen bei Baumwoll-Linters wirken sich somit auf den Preis von raffinierter Baumwolle aus.
Die drastischen Preisschwankungen bei raffinierter Baumwolle werden sich in unterschiedlichem Maße auf die Produktionskostenkontrolle, die Produktpreisgestaltung und die Rentabilität der Unternehmen dieser Branche auswirken. Angesichts der höheren Preise für raffinierte Baumwolle und der vergleichsweise niedrigeren Preise für Zellstoff kann Zellstoff zur Kostensenkung als Ersatz und Ergänzung für raffinierte Baumwolle eingesetzt werden, vor allem zur Herstellung von Celluloseethern mit niedrigerer Viskosität, wie sie beispielsweise in pharmazeutischer und lebensmitteltechnischer Qualität verwendet werden. Laut Angaben des Nationalen Statistikamtes betrug die Baumwollanbaufläche in China im Jahr 2013 4,35 Millionen Hektar, und die nationale Baumwollproduktion belief sich auf 6,31 Millionen Tonnen. Nach Angaben des Chinesischen Verbandes der Zelluloseindustrie betrug die Gesamtproduktion raffinierter Baumwolle durch die größten inländischen Produktionsunternehmen im Jahr 2014 332.000 Tonnen, wobei eine ausreichende Rohstoffversorgung gewährleistet war.
Die wichtigsten Rohstoffe für die Herstellung graphitbasierter Chemieanlagen sind Stahl und Graphitkohlenstoff. Der Preis für Stahl und Graphitkohlenstoff macht einen großen Teil der Produktionskosten graphitbasierter Chemieanlagen aus. Preisschwankungen dieser Rohstoffe wirken sich daher auf die Produktionskosten und den Verkaufspreis graphitbasierter Chemieanlagen aus.
(2) Situation der nachgelagerten Celluloseetherindustrie
Celluloseether, als „industrielles Mononatriumglutamat“, weist einen geringen Anteil an Zusatzstoffen und ein breites Anwendungsspektrum auf, wobei die nachgelagerten Industrien über verschiedene Branchen der Volkswirtschaft verstreut sind.
Normalerweise beeinflussen nachgelagerte Bau- und Immobilienbranchen das Wachstum der Nachfrage nach Celluloseether in Baustoffqualität. Bei einem relativ hohen Wachstum der heimischen Bau- und Immobilienbranche steigt die Nachfrage nach Celluloseether in Baustoffqualität auf dem Inlandsmarkt rasant. Verlangsamt sich das Wachstum dieser Branchen, sinkt auch die Nachfrage nach Celluloseether in Baustoffqualität auf dem Inlandsmarkt, was den Wettbewerb in diesem Sektor verschärft und den Überlebensprozess der Unternehmen beschleunigt.
Seit 2012 hat sich die Nachfrage nach Celluloseether in Baustoffqualität auf dem heimischen Markt trotz einer Abschwächung der Bau- und Immobilienwirtschaft kaum verändert. Die Hauptgründe hierfür sind: Erstens ist die Bau- und Immobilienwirtschaft insgesamt sehr groß, und die Gesamtnachfrage ist entsprechend hoch. Zweitens hat sich der Hauptabnehmermarkt für Celluloseether in Baustoffqualität von wirtschaftlich entwickelten Regionen und Großstädten auf die zentralen und westlichen Regionen sowie auf kleinere Städte ausgedehnt, wodurch das Potenzial für weiteres Wachstum der Inlandsnachfrage gestiegen ist. Drittens macht der Einsatz von Celluloseether nur einen geringen Anteil der Baustoffkosten aus, und die von einzelnen Kunden verbrauchte Menge ist gering. Die Kundenbasis ist breit gestreut, was eine stabile Nachfrage begünstigt. Die Gesamtnachfrage im nachgelagerten Markt ist daher relativ konstant. Viertens beeinflussen Marktpreisänderungen die Nachfragestruktur von Celluloseether in Baustoffqualität maßgeblich. Seit 2012 ist der Preis für Celluloseether in Baustoffqualität deutlich gesunken, was zu einem signifikanten Preisrückgang bei Produkten im mittleren und oberen Preissegment geführt hat. Dies hat mehr Kunden zum Kauf und zur Auswahl angeregt, die Nachfrage nach Produkten im mittleren und oberen Preissegment erhöht und den Marktbedarf sowie den Preisspielraum für Produkte gewöhnlicher Art eingeschränkt.
Der Entwicklungsstand und das Wachstumstempo der pharmazeutischen Industrie beeinflussen die Nachfrage nach Celluloseether in pharmazeutischer Qualität. Steigende Lebensstandards und die Entwicklung der Lebensmittelindustrie fördern die Marktnachfrage nach Celluloseether in Lebensmittelqualität.
6. Entwicklungstrend von Celluloseether
Aufgrund der strukturellen Unterschiede in der Marktnachfrage nach Celluloseether ist eine Situation entstanden, in der Unternehmen mit unterschiedlichen Stärken nebeneinander bestehen können. Als Reaktion auf die deutliche strukturelle Differenzierung der Marktnachfrage haben inländische Celluloseetherhersteller differenzierte Wettbewerbsstrategien entwickelt, die auf ihren jeweiligen Stärken basieren und gleichzeitig die Entwicklungstrends und -richtungen des Marktes effektiv erfassen.
(1) Die Sicherstellung einer stabilen Produktqualität wird weiterhin der zentrale Wettbewerbsvorteil für Celluloseether-Unternehmen sein.
CelluloseetherDie Herstellungskosten machen zwar in den meisten nachgelagerten Unternehmen dieser Branche einen relativ geringen Anteil aus, haben aber einen signifikanten Einfluss auf die Produktqualität. Kunden im Premiumsegment führen vor der Verwendung einer bestimmten Marke und eines bestimmten Modells von Celluloseether Rezepturversuche durch. Nach der Etablierung einer stabilen Rezeptur ist der Austausch von Produkten anderer Marken in der Regel schwierig, und es werden höhere Anforderungen an die Qualitätsstabilität des Celluloseethers gestellt. Dieses Phänomen tritt besonders deutlich in High-End-Bereichen wie der Herstellung von Baustoffen, pharmazeutischen Hilfsstoffen, Lebensmittelzusatzstoffen, PVC usw. auf, sowohl im In- als auch im Ausland. Um die Wettbewerbsfähigkeit ihrer Produkte zu steigern, müssen die Produktionsunternehmen die langfristige Qualitätsstabilität verschiedener Chargen von geliefertem Celluloseether gewährleisten und sich so einen guten Ruf am Markt erarbeiten.
(2) Die Verbesserung des Niveaus der Produktanwendungstechnologie ist die Entwicklungsrichtung der inländischen Celluloseether-Unternehmen.
Mit der zunehmend ausgereiften Produktionstechnologie von Celluloseether ist ein höheres Niveau der Anwendungstechnologie für Unternehmen von Vorteil, um ihre Wettbewerbsfähigkeit zu steigern und stabile Kundenbeziehungen aufzubauen. Namhafte Celluloseether-Unternehmen in Industrieländern verfolgen hauptsächlich die Wettbewerbsstrategie, „große High-End-Kunden anzusprechen und nachgelagerte Anwendungen und Nutzungsmöglichkeiten zu entwickeln“.CelluloseetherAnwendungen und Anwendungsformeln sowie die Konfiguration von Produktreihen für verschiedene Anwendungsbereiche erleichtern die Kundennutzung und fördern so die Nachfrage im nachgelagerten Markt. Der Wettbewerb unter Celluloseether-Unternehmen in den Industrieländern hat sich vom Produkt hin zur Anwendungstechnologie verlagert.
Veröffentlichungsdatum: 31. August 2023