Effek van die omgewingstemperatuur op die werkbaarheid van sellulose -eter gemodifiseerde gips

Die werkverrigting van sellulose -eter -gemodifiseerde gips by verskillende omgewingstemperature is baie anders, maar die meganisme daarvan is nie duidelik nie. Die gevolge van sellulose -eter op die reologiese parameters en waterretensie van gipsmoer by verskillende omgewingstemperature is bestudeer. Die hidrodinamiese deursnee van sellulose -eter in die vloeistoffase is gemeet volgens dinamiese ligverspreidingsmetode, en die invloedmeganisme is ondersoek. Die resultate toon dat sellulose-eter 'n goeie waterbinding en verdikkende effek op gips het. Met die toename in sellulose -eterinhoud neem die viskositeit van die mis en neem die waterbehoudvermoë toe. Met die toename in temperatuur neem die waterbehoudvermoë van gemodifiseerde gipsmoer egter tot 'n sekere mate af, en die reologiese parameters verander ook. In ag genome dat die sellulose -eter -kolloïedassosiasie waterretensie kan bewerkstellig deur die watervervoerkanaal te blokkeer, kan die temperatuurstyging lei tot die disintegrasie van die groot volume -assosiasie wat deur sellulose -eter geproduseer word, en sodoende die waterretensie en werkprestasie van die gewysigde gips verminder.

Sleutelwoorde:gips; Sellulose -eter; Temperatuur; Waterretensie; Reologie

0. Inleiding

Gips, as 'n soort omgewingsvriendelike materiaal met goeie konstruksie en fisiese eienskappe, word wyd gebruik in versieringsprojekte. By die toediening van gipsgebaseerde materiale word waterbehoudingsmiddel gewoonlik bygevoeg om die mis te verander om waterverlies in die proses van hidrasie en verharding te voorkom. Sellulose -eter is tans die algemeenste waterbehoudingsmiddel. Aangesien ioniese CE met Ca2+sal reageer, gebruik dit dikwels nie-ioniese CE, soos: hidroksipropielmetiel sellulose-eter, hidroksietielmetiel sellulose-eter en metiel sellulose-eter. Dit is belangrik om die eienskappe van sellulose -eter -gemodifiseerde gips te bestudeer vir 'n beter toepassing van gips in versieringsingenieurswese.

Sellulose -eter is 'n hoë molekulêre verbinding wat geproduseer word deur die reaksie van alkali -sellulose en eterifiserende middel onder sekere omstandighede. Die nie -ioniese sellulose -eter wat in konstruksie -ingenieurswese gebruik word, het goeie verspreiding, waterretensie, binding en verdikkingseffek. Die toevoeging van sellulose -eter het 'n baie duidelike uitwerking op die waterretensie van gips, maar die buiging en die druksterkte van gipsverharde liggaam neem ook effens af met die toename in die toevoegingshoeveelheid. Dit is omdat sellulose -eter 'n sekere lug -omhulsel -effek het, wat borrels in die proses van mismenging sal meebring en sodoende die meganiese eienskappe van die geharde liggaam sal verminder. Terselfdertyd sal te veel sellulose -eter gipsmengsel te klewerig maak, wat lei tot die konstruksieprestasie daarvan.

Die hidrasieproses van gips kan in vier stappe verdeel word: oplos van kalsiumsulfaathidraat, kristallisasie -kern van kalsiumsulfaatdihidraat, groei van kristallyne kern en die vorming van kristallyne struktuur. In die hidrasieproses van gips, sal die hidrofiliese funksionele groep sellulose -eter -adsorberende op die oppervlak van gipsdeeltjies 'n deel van die watermolekules regmaak, en sodoende die kernproses van gipshidrasie vertraag en die instellingstyd van gips uitbrei. Deur middel van SEM -waarneming het MROZ bevind dat die teenwoordigheid van sellulose -eter die groei van kristalle vertraag het, maar die oorvleueling en samevoeging van kristalle verhoog het.

Sellulose-eter bevat hidrofiliese groepe, sodat dit 'n sekere hidrofilisiteit het, polimeer lang ketting wat met mekaar verbind word, sodat dit 'n hoë viskositeit het, die interaksie van die twee maak dat sellulose 'n goeie verdikking van waterophou het op die gipsmengsel. Bulichen het die waterretensiemeganisme van sellulose -eter in sement verduidelik. By lae vermenging adsorbeer sellulose -eter op sement vir intramolekulêre waterabsorpsie en gepaard met swelling om waterretensie te bewerkstellig. Op hierdie tydstip is waterretensie swak. Sellulose -eter met 'n hoë dosis vorm honderde nanometers tot enkele mikron kolloïdale polimeer, wat die gelstelsel in die gat effektief blokkeer om doeltreffende waterretensie te bewerkstellig. Die werkingsmeganisme van sellulose-eter in gips is dieselfde as in sement, maar die hoër SO42-konsentrasie in die vloeistoffase van gipsmurry sal die waterbehoud-effek van sellulose verswak.

Op grond van bogenoemde inhoud kan gevind word dat die huidige navorsing oor sellulose -eter -gemodifiseerde gips meestal fokus op die hidrasieproses van sellulose -eter op gipsmengsel, waterretensie -eienskappe, meganiese eienskappe en mikrostruktuur van geharde liggaam en die meganisme van sellulose -eter waterretensie. Die studie oor die interaksie tussen sellulose -eter en gipsmeer by hoë temperatuur is egter steeds onvoldoende. Sellulose -eter -waterige oplossing sal by 'n spesifieke temperatuur gelatiniseer word. Namate die temperatuur toeneem, sal die viskositeit van die sellulose -eter -waterige oplossing geleidelik afneem. As die gelatiniseringstemperatuur bereik word, sal sellulose -eter in wit gel neergesit word. Byvoorbeeld, in die somerkonstruksie is die omgewingstemperatuur hoog; die termiese gel -eienskappe van sellulose -eter sal waarskynlik lei tot veranderinge in die werkbaarheid van gemodifiseerde gipsmurry. Hierdie werk ondersoek die effek van temperatuurstyging op die werkbaarheid van sellulose -eter -gemodifiseerde gipmateriaal deur middel van sistematiese eksperimente, en bied leiding vir die praktiese toepassing van sellulose -eter -gemodifiseerde gips.

1. Eksperiment

1.1 Grondstowwe

Gips is die ß-tipe natuurlike gebou gips wat deur Beijing Ecological Home Group voorsien word.

Sellulose -eter gekies uit Shandong Yiteng -groep Hydroxypropyl Methyl Cellulose Ether, produkspesifikasies vir 75,000 MPa · S, 100,000 MPa · S en 200000MPa · S, gelasietemperatuur bo 60 ℃. Sitroensuur is gekies as gipsvertrager.

1.2 Reologie -toets

Die reologiese toetsinstrument wat gebruik is, was RST⁃CC Rheometer vervaardig deur Brookfield USA. Reologiese parameters soos plastiekviskositeit en opbrengste -skuifspanning van gipsmoer is bepaal deur MBT⁃40F⁃0046 -monsterhouer en CC3⁃40 -rotor, en die data is deur Rhe3000 -sagteware verwerk.

Die kenmerke van gipsmengsel stem ooreen met die reologiese gedrag van Bingham -vloeistof, wat gewoonlik met behulp van Bingham -model bestudeer word. Vanweë die pseudoplastiek van sellulose-eter wat by die polimeer-gemodifiseerde gips gevoeg word, bied die mismengsel egter gewoonlik 'n sekere skuifdunner eienskap. In hierdie geval kan die gewysigde bingham (M⁃B) -model die reologiese kromme van gips beter beskryf. Om die skuifvervorming van gips te bestudeer, gebruik hierdie werk ook die Herschel⁃bulkley (H⁃B) -model.

1.3 Waterretensie -toets

Toetsprosedure Verwys na GB/T28627⁃2012 Pleisterwerk. Tydens die eksperiment met temperatuur as veranderlike, is die gips 1H vooraf verhit by die ooreenstemmende temperatuur in die oond, en die gemengde water wat in die eksperiment gebruik is, is 1H voorverhitte in die ooreenstemmende temperatuur in die konstante temperatuurwaterbad, en die instrument wat gebruik is was voorverhit.

1.4 Hidrodinamiese deursnee -toets

Die hidrodinamiese deursnee (D50) van HPMC -polimeer -assosiasie in vloeistoffase is gemeet met behulp van 'n dinamiese ligverspreidende deeltjiegrootte -ontleder (Malvern Zetasizer NanozS90).

2. Resultate en bespreking

2.1 Reologiese eienskappe van HPMC -gemodifiseerde gips

Oënskynlike viskositeit is die verhouding van skuifspanning tot die skuifsnelheid wat op 'n vloeistof werk en is 'n parameter om die vloei van nie-Newtoniaanse vloeistowwe te kenmerk. Die oënskynlike viskositeit van die gemodifiseerde gipsmoer het verander met die inhoud van sellulose -eter onder drie verskillende spesifikasies (75000MPA · S, 100,000MPa · S en 200000MPA · s). Die toetstemperatuur was 20 ℃. As die skuiftempo van die reometer 14min-1 is, kan daar gevind word dat die viskositeit van gipsmoer toeneem met die toename in die inlywing van HPMC, en hoe hoër die HPMC-viskositeit is, hoe hoër sal die viskositeit van gemodifiseerde gipsmurrie wees. Dit dui daarop dat HPMC duidelike verdikking en viskosifikasie -effek op gipsmoer het. Gipsmoer en sellulose -eter is stowwe met 'n sekere viskositeit. In die gemodifiseerde gipsmengsel word sellulose -eter op die oppervlak van gipshidrasieprodukte geadsorbeer, en die netwerk wat gevorm word deur sellulose -eter en die netwerk wat deur die gipsmengsel gevorm word, word verweef, wat lei tot 'superposisie -effek', wat die totale viskositeit van die viskositeit aansienlik verbeter die gewysigde gipsgebaseerde materiaal.

Die skuif ⁃ spanningskurwes van suiwer gips (G⁃H) en gemodifiseerde gips (G⁃H) pasta gedoop met 75000MPA · S-HPMC, soos afgelei uit die Revised Bingham (M⁃B) -model. Daar kan gevind word dat die skuifspanning van die mengsel ook toeneem met die toename in die skuiftempo. Die plastiekviskositeit (ηp) en opbrengste skuifspanning (τ0) waardes van suiwer gips en HPMC -gemodifiseerde gips by verskillende temperature word verkry.

Vanuit die plastiese viskositeit (ηp) en opbrengste skuifspanning (τ0) waardes van suiwer gips en HPMC -gemodifiseerde gips by verskillende temperature, kan gesien word dat die opbrengspanning van HPMC -gemodifiseerde gips voortdurend sal daal met die toename in temperatuur en die opbrengs Stres sal 33% daal op 60 ℃ vergeleke met 20 ℃. Deur die plastiese viskositeitskurwe waar te neem, kan gevind word dat die plastiese viskositeit van gemodifiseerde gipsmoer ook afneem met die toename in temperatuur. Die opbrengspanning en plastiekviskositeit van suiwer gipsmeer neem egter effens toe met die toename in temperatuur, wat daarop dui dat die verandering van reologiese parameters van HPMC -gemodifiseerde gipsmoer in die proses van temperatuurverhoging veroorsaak word deur die verandering van HPMC -eienskappe.

Die opbrengspanningswaarde van gipsmeer weerspieël die maksimum skuifspanningswaarde wanneer die mis weer teen die vervorming van die skuif weerstaan. Hoe groter die opbrengspanningswaarde, hoe stabieler kan die gipsmoer wees. Die plastiekviskositeit weerspieël die vervormingstempo van gipsmoer. Hoe groter die viskositeit van die plastiek is, hoe langer sal die skuifvervormingstyd van die mis wees. Ten slotte neem die twee reologiese parameters van HPMC -gemodifiseerde gipsmoer natuurlik af met die toename in temperatuur, en die verdikkingseffek van HPMC op gipsmoer word verswak.

Die skuifvervorming van suspensie verwys na die skuifverdikking of skuifdunner effek wat deur die mis weerspieël word as dit aan die skuifkrag onderwerp word. Die skuifvervormingseffek van suspensie kan beoordeel word deur die pseudoplastiese indeks N verkry uit die paskurwe. As n <1, toon die gipsmoer die skuifdunner, en die skuifdunner mate van gipsmurry word hoër met die afname van n. As n> 1, het die gipsmoer die verdikking van die skuif getoon, en die skuifdikkende mate van gipsmurry het toegeneem met die toename van n. Reologiese krommes van HPMC -gemodifiseerde gipsmoer by verskillende temperature gebaseer op Herschel⁃bulkley (H⁃B) modelpassing, en verkry dus die pseudoplastiese indeks n van HPMC -gemodifiseerde gipsmurry.

Volgens die pseudoplastiese indeks n van HPMC -gemodifiseerde gipsmurry, is die skuifvervorming van die gipsmurie gemeng met HPMC, en die N -waarde neem geleidelik toe met die toename in temperatuur, wat daarop dui dat die skuifdunner gedrag van HPMC gewysigde gips sal wees word in 'n sekere mate verswak wanneer dit deur temperatuur beïnvloed word.

Op grond van die oënskynlike viskositeitsveranderinge van die gemodifiseerde gipsmeer met die skuifsnelheid bereken uit skuifspanningsdata van 75000 MPa · HPMC by verskillende temperature, kan daar gevind word dat die plastiese viskositeit van die gemodifiseerde gipsmurie vinnig afneem met die toename in die skuifsnelheid, wat die paslike resultaat van die H⁃B -model verifieer. Die gewysigde gipsmoer het die dunner eienskappe van die skuif getoon. Met die toename in temperatuur neem die oënskynlike viskositeit van die mengsel tot 'n sekere mate af met 'n lae skuifsnelheid, wat daarop dui dat die skuifverdunning van die gemodifiseerde gipsmeer verswak word.

In die werklike gebruik van gips -stopverf, moet gipsmoer maklik vervorm word in die vryfproses en om stabiel te bly, wat vereis dat gipsmoer 'n goeie skuifdunner eienskappe het, en die skuifverandering van HPMC -gemodifiseerde gips is skaars skaars 'n sekere mate, wat nie bevorderlik is vir die konstruksie van gipsmateriaal nie. Die viskositeit van HPMC is een van die belangrikste parameters, en ook die hoofrede dat dit die rol van verdikking speel om die veranderlike eienskappe van mengvloei te verbeter. Sellulose -eter self het die eienskappe van warm gel, die viskositeit van sy waterige oplossing neem geleidelik af namate die temperatuur toeneem, en wit gel presipiteer wanneer die gelasietemperatuur bereik word. Die verandering van reologiese parameters van sellulose -eter -gemodifiseerde gips met temperatuur hou nou verband met die verandering van viskositeit, omdat die verdikkingseffek die gevolg is van die superposisie van sellulose -eter en gemengde suspensie. In praktiese ingenieurswese moet die impak van omgewingstemperatuur op HPMC -prestasie oorweeg word. Die temperatuur van grondstowwe moet byvoorbeeld in die somer in hoë temperatuur beheer word om die swak werkprestasie van gemodifiseerde gips wat deur hoë temperatuur veroorsaak word, te vermy.

2.2 Waterbehoud vanHPMC gemodifiseerde gips

Die waterretensie van gipsmeer wat met drie verskillende spesifikasies van sellulose -eter verander is, word met die dosiskromme verander. Met die toename van HPMC -dosis word die waterretensietempo van gipsmurry aansienlik verbeter, en die toename -neiging word stabiel wanneer die HPMC -dosis 0,3%bereik. Laastens is die waterretensietempo van gipsmurry stabiel op 90% ~ 95%. Dit dui daarop dat HPMC voor die hand liggende waterophou-effek op klippasta het, maar dat die waterbehoud-effek nie beduidend verbeter word nie, aangesien die dosis steeds toeneem. Drie spesifikasies van die HPMC -waterretensietempo -verskil is nie groot nie, byvoorbeeld, as die inhoud 0,3%is, die waterretensietempo -reeks 5%is, is die standaardafwyking 2,2. Die HPMC met die hoogste viskositeit is nie die hoogste waterretensietempo nie, en die HPMC met die laagste viskositeit is nie die laagste waterretensietempo nie. In vergelyking met suiwer gips, word die waterretensietempo van die drie HPMC vir gipsmoer egter aansienlik verbeter, en die waterretensietempo van die gemodifiseerde gips in die 0,3% -inhoud word verhoog met 95%, 106%, 97% vergeleke met die leë kontrolegroep. Sellulose -eter kan natuurlik die waterretensie van gipsmoer verbeter. Met die toename in HPMC -inhoud, bereik die waterretensietempo van HPMC -gemodifiseerde gipsmoer met verskillende viskositeit geleidelik die versadigingspunt. 10000MPA · SHPMC het die versadigingspunt bereik by 0,3%, 75000MPA · S en 20000MPA · S HPMC het die versadigingspunt op 0,2%bereik. Die resultate toon dat die waterretensie van 75000MPA · S HPMC gemodifiseerde gipsveranderings met temperatuur onder verskillende dosis verander. Met die afname in die temperatuur neem die waterretensietempo van HPMC -gemodifiseerde gips geleidelik af, terwyl die waterretensietempo van suiwer gips basies onveranderd bly, wat daarop dui dat die toename in temperatuur die waterretensie -effek van HPMC op gips verswak. Die waterretensietempo van HPMC het met 31,5% gedaal toe die temperatuur van 20 ℃ tot 40 ℃ gestyg het. As die temperatuur styg van 40 ℃ tot 60 ℃, is die waterretensietempo van HPMC -gemodifiseerde gips basies dieselfde as dié van suiwer gips, wat daarop dui dat HPMC die effek verloor het om die waterbehoud van gips in hierdie tyd te verbeter. Jian Jian en Wang Peiming het voorgestel dat sellulose -eter self 'n termiese gel -verskynsel het, temperatuurverandering sal lei tot veranderinge in die viskositeit, morfologie en adsorpsie van sellulose -eter, wat sal lei tot veranderinge in die werkverrigting van die mismengsel. Bulichen het ook gevind dat die dinamiese viskositeit van sementoplossings wat HPMC bevat, met toenemende temperatuur afgeneem het.

Die verandering van die waterretensie van die mengsel wat veroorsaak word deur die toename in temperatuur, moet gekombineer word met die meganisme van sellulose -eter. Bulichen het die meganisme verduidelik waardeur sellulose -eter water in sement kan behou. In sementgebaseerde stelsels verbeter HPMC die waterretensietempo van die mis deur die deurlaatbaarheid van die 'filterkoek' wat deur die sementstelsel gevorm word, te verminder. 'N Sekere konsentrasie HPMC in die vloeistoffase vorm etlike honderd nanometers tot enkele mikron van kolloïdale assosiasie. Dit het 'n sekere volume polimeerstruktuur wat die wateroordragkanaal in die mengsel effektief kan aansluit, die deurlaatbaarheid van “filterkoek” verminder, verminder om doeltreffende waterretensie te bewerkstellig. Bulichen het ook getoon dat HPMC's in gips dieselfde meganisme vertoon. Daarom kan die studie van die hidromechaniese deursnee van die assosiasie wat deur HPMC in die vloeistoffase gevorm is, die effek van HPMC op die waterretensie van gips verklaar.

2.3 Hidrodinamiese deursnee van HPMC Colloid Association

Deeltjieverspreidingskurwes van verskillende konsentrasies van 75000MPA · S HPMC in die vloeistoffase, en deeltjieverspreidingskurwes van drie spesifikasies van HPMC in die vloeistoffase in die konsentrasie van 0,6%. Dit kan gesien word uit die deeltjieverspreidingskurwe van HPMC van drie spesifikasies in die vloeistoffase wanneer die konsentrasie 0,6% is, met die toename in HPMC -konsentrasie, die deeltjiegrootte van die gepaardgaande verbindings wat in die vloeistoffase gevorm word, ook toeneem. As die konsentrasie laag is, is die deeltjies wat deur HPMC -aggregasie gevorm word, klein, en slegs 'n klein deel van HPMC -aggregaat in deeltjies van ongeveer 100 nm. As HPMC -konsentrasie 1%is, is daar 'n groot aantal kolloïdale assosiasies met 'n hidrodinamiese deursnee van ongeveer 300 nm, wat 'n belangrike teken is van molekulêre oorvleueling. Hierdie 'groot volume' polimerisasie -struktuur kan die wateroordragkanaal in die mengsel effektief blokkeer, die 'deurlaatbaarheid van die koek' verminder, en die ooreenstemmende waterretensie van gipsmengsel by hierdie konsentrasie is ook groter as 90%. Die hidromechaniese diameters van HPMC met verskillende viskositeite in die vloeistoffase is basies dieselfde, wat die soortgelyke waterretensietempo van HPMC -gemodifiseerde gipsmeer met verskillende viskositeite verklaar.

Deeltjiegrootte verspreidingskurwes van 75000MPA · S HPMC met 1% konsentrasie by verskillende temperature. Met die toename in temperatuur kan die ontbinding van HPMC -kolloïdale assosiasie natuurlik gevind word. Op 40 ℃ het die groot volume van 300 nm -assosiasie heeltemal verdwyn en in klein volume deeltjies van 15 nm ontbind. Met die verdere toename in temperatuur word HPMC kleiner deeltjies, en die waterretensie van gipsmoer is heeltemal verlore.

Die verskynsel van HPMC -eienskappe wat verander met die styging van temperatuur, staan ​​ook bekend as warm gel -eienskappe, die bestaande algemene siening is dat HPMC -makromolekules wat by 'n lae temperatuur eers in water versprei is om die oplossing op te los, HPMC -molekules in hoë konsentrasie sal vorm, sal groot deeltjie -assosiasie vorm . As die temperatuur styg, word die hidrasie van HPMC verswak, die water tussen kettings geleidelik ontslaan, word die groot assosiasieverbindings geleidelik in klein deeltjies versprei, die viskositeit van die oplossing verminder, en die driedimensionele netwerkstruktuur word gevorm wanneer die gelasie gevorm word Die temperatuur word bereik, en die wit gel word neergesit.

BODVIK het gevind dat die mikrostruktuur- en adsorpsie -eienskappe van HPMC in vloeistoffase verander is. Gekombineer met die teorie van Bulichen van HPMC -kolloïdale assosiasie wat die vervoer van die suspende watervervoer blokkeer, is die gevolgtrekking gemaak dat die toename in temperatuur tot die disintegrasie van die HPMC -kolloïdale assosiasie gelei het, wat gelei het tot die afname in waterbehoud van gemodifiseerde gips.

3. Gevolgtrekking

(1) Sellulose -eter self het 'n hoë viskositeit en 'gesuperponeerde' effek met gipsmurry, wat 'n duidelike verdikkende effek speel. By kamertemperatuur word die verdikkingseffek duideliker met die toename in viskositeit en dosis sellulose -eter. Met die toename in temperatuur, neem die viskositeit van sellulose -eter egter af, die verdikkingseffek verswak, die opbrengs skuifspanning en plastiekviskositeit van die gipsmengsel afneem, die pseudoplastisiteit verswak en word die konstruksie -eienskap erger.

(2) sellulose -eter het die waterretensie van gips verbeter, maar met die toename in temperatuur het die waterretensie van gemodifiseerde gips ook aansienlik afgeneem, selfs by 60 ℃ sal die effek van waterretensie heeltemal verloor. Die waterretensietempo van gipsmoer is aansienlik verbeter deur sellulose -eter, en die waterretensietempo van HPMC -gemodifiseerde gipsmurry met verskillende viskositeit het geleidelik versadigingspunt bereik met die toename in dosis. Gipswaterretensie is oor die algemeen eweredig aan die viskositeit van sellulose -eter, by 'n hoë viskositeit het min effek.

(3) Die interne faktore wat die waterretensie van sellulose -eter met temperatuur verander, hou nou verband met die mikroskopiese morfologie van sellulose -eter in die vloeistoffase. By 'n sekere konsentrasie is sellulose -eter geneig om saam te voeg om groot kolloïdale assosiasies te vorm, wat die watervervoerkanaal van die gipsmengsel blokkeer om hoë waterretensie te bewerkstellig. Met die toename in temperatuur, as gevolg van die termiese geleringseienskap van sellulose -eter self, het die voorheen gevormde groot kolloïedassosiasie herdisperse, wat gelei het tot die agteruitgang van die waterretensieprestasie.