Nie-ioniese sellulose-eter in polimeer sement

As 'n onontbeerlike bymiddel in polimeer sement, het nie-ioniese sellulose-eter uitgebreide aandag en navorsing ontvang. Gebaseer op die relevante literatuur by die huis en in die buiteland, is die wet en meganisme van nie-ioniese sellulose-eter gemodifiseerde sementmortel bespreek vanuit die aspekte van die tipes en seleksie van nie-ioniese sellulose-eter, die effek daarvan op die fisiese eienskappe van polimeer sement, die effek daarvan op die mikromorfologie en meganiese eienskappe, en die tekortkominge van die huidige navorsing is voorgehou. Hierdie werk sal die aanwending van sellulose-eter in polimeersement bevorder.

Sleutelwoorde: nie-ioniese sellulose-eter, polimeer sement, fisiese eienskappe, meganiese eienskappe, mikrostruktuur

1. Oorsig

Met die toenemende aanvraag en werkverrigtingvereistes van polimeer sement in die konstruksiebedryf, het die toevoeging van bymiddels tot die modifikasie daarvan 'n navorsingsbrandpunt geword, waaronder sellulose-eter wyd gebruik is vanweë die effek daarvan op sementmortelwaterretensie, verdikking, vertraag, lug en so aan. In hierdie vraestel word die tipes sellulose-eter, die effekte op die fisiese en meganiese eienskappe van polimeersement en die mikromorfologie van polimeersement beskryf, wat 'n teoretiese verwysing vir die toepassing van sellulose-eter in polimeersement verskaf.

2. Tipes nie-ioniese sellulose-eter

Sellulose-eter is 'n soort polimeerverbinding met eterstruktuur wat van sellulose gemaak word. Daar is baie soorte sellulose-eter, wat 'n groot invloed op die eienskappe van sement-gebaseerde materiale het en moeilik is om te kies. Volgens die chemiese struktuur van substituente kan hulle in anioniese, kationiese en nieioniese eters verdeel word. Nie-ioniese sellulose-eter met sykettingsubstituent van H, cH3, c2H5, (cH2cH20)nH, [cH2cH(cH3)0]nH en ander nie-dissosieerbare groepe is die algemeenste in sement, tipiese verteenwoordigers is metielsellulose-eter, hidroksipropielmetiel sellulose-eter, hidroksiel-metiel-sellulose-eter, hidroksiel-sellulose-eter en so aan. Verskillende soorte sellulose-eters het verskillende uitwerking op die settyd van sement. Volgens vorige literatuurverslae het HEC die sterkste vertragingsvermoë vir sement, gevolg deur HPMc en HEMc, en Mc het die swakste. Vir dieselfde soort sellulose-eter, molekulêre gewig of viskositeit, is die metiel-, hidroksiel-, hidroksielinhoud van hierdie groepe anders, die vertraagde effek daarvan is ook anders. Oor die algemeen, hoe groter die viskositeit en hoe hoër die inhoud van nie-dissosieerbare groepe, hoe slegter is die vertragingsvermoë. Daarom, in die werklike produksieproses, volgens die vereistes van kommersiële mortelkoagulasie, kan die toepaslike funksionele groepinhoud van sellulose-eter gekies word. Of in die produksie van sellulose-eter op dieselfde tyd, pas die inhoud van funksionele groepe aan, maak dit voldoen aan die vereistes van verskillende mortel.

3、die invloed van nie-ioniese sellulose-eter op die fisiese eienskappe van polimeer sement

3.1 Stadige stolling

Ten einde die hidrasie verharding tyd van sement te verleng, sodat die nuut gemengde mortel in 'n lang tyd om plastiek te bly, sodat die stel tyd van die nuut gemengde mortel aan te pas, verbeter sy werkbaarheid, voeg gewoonlik vertrager in mortel, nie- ioniese sellulose-eter is geskik vir polimeer sement is 'n algemene vertrager.

Die vertraagde effek van nie-ioniese sellulose-eter op sement word hoofsaaklik beïnvloed deur sy eie tipe, viskositeit, dosis, verskillende samestelling van sementminerale en ander faktore. Pourchez J et al. het getoon dat hoe hoër die graad van sellulose-eter-metilering, hoe slegter die vertraagde effek, terwyl die molekulêre gewig van sellulose-eter en hidroksipropoksie-inhoud 'n swak effek op die vertraging van sementhidrasie gehad het. Met die toename in viskositeit en dopinghoeveelheid nie-ioniese sellulose-eter, word die adsorpsielaag op die oppervlak van sementdeeltjies verdik, en die aanvanklike en finale settyd van sement word verleng, en die vertraagde effek is duideliker. Studies het getoon dat die vroeë hittevrystelling van sementflodders met verskillende HEMC-inhoud ongeveer 15% laer is as dié van suiwer sementflodders, maar daar is geen betekenisvolle verskil in die latere hidrasieproses nie. Singh NK et al. het getoon dat met die toename van HEc-doteringhoeveelheid, die hidrasie-hittevrystelling van gemodifiseerde sementmortel 'n neiging getoon het van eers toeneem en dan afneem, en die HEC-inhoud wanneer die maksimum hidrasie-hittevrystelling bereik is, was verwant aan die uithardingsouderdom.

Daarbenewens word gevind dat die vertraagde effek van nie-ioniese sellulose-eter nou verwant is aan die samestelling van sement. Peschard et al. gevind dat hoe laer die inhoud van trikalsiumaluminaat (C3A) in sement, hoe duideliker is die vertraagde effek van sellulose-eter. schmitz L et al. geglo dat dit veroorsaak is deur die verskillende maniere van sellulose-eter tot die hidrasiekinetika van trikalsiumsilikaat (C3S) en trikalsiumaluminaat (C3A). Sellulose-eter kan die reaksietempo in die versnellingsperiode van C3S verminder, terwyl dit vir C3A die induksieperiode kan verleng, en uiteindelik die stollings- en verhardingsproses van mortel kan vertraag.

Daar is verskillende menings oor die meganisme van nie-ioniese sellulose-eter wat sementhidrasie vertraag. Silva et al. Liu het geglo dat die bekendstelling van sellulose-eter die viskositeit van porie-oplossing sou laat toeneem, en sodoende die beweging van ione blokkeer en die kondensasie vertraag. Pourchez et al. het geglo dat daar 'n duidelike verband was tussen die vertraging van sellulose-eter tot sementhidrasie en die viskositeit van sementmis. Nog 'n teorie is dat die vertraagde effek van sellulose-eter nou verwant is aan alkali-afbraak. Polisakkariede is geneig om maklik af te breek om hidroksielkarboksielsuur te produseer wat die hidrasie van sement onder alkaliese toestande kan vertraag. Studies het egter bevind dat sellulose-eter baie stabiel is onder alkaliese toestande en net effens afbreek, en die afbraak het min effek op die vertraging van sementhidrasie. Tans is die meer konsekwente siening dat die vertraagde effek hoofsaaklik deur adsorpsie veroorsaak word. Spesifiek, die hidroksielgroep op die molekulêre oppervlak van sellulose-eter is suur, die ca(OH) in die hidrasie-sementstelsel en ander minerale fases is alkalies. Onder die sinergistiese werking van waterstofbinding, kompleksering en hidrofobiese, sal suur sellulose-etermolekules op die oppervlak van alkaliese sementdeeltjies en hidrasieprodukte geadsorbeer word. Daarbenewens word 'n dun film op sy oppervlak gevorm, wat die verdere groei van hierdie minerale fase kristalkerne verhinder en die hidrasie en stolling van sement vertraag. Hoe sterker die adsorpsiekapasiteit tussen sementhidrasieprodukte en sellulose-eter is, hoe duideliker is die hidrasievertraging van sement. Aan die een kant, die grootte van steriese hindernis speel 'n deurslaggewende rol in adsorpsie kapasiteit, soos die klein steriese hindernis van hidroksielgroep, sy sterk suur, adsorpsie is ook sterk. Aan die ander kant hang die adsorpsiekapasiteit ook af van die samestelling van hidrasieprodukte van sement. Pourchez et al. gevind dat sellulose-eter maklik aan die oppervlak van hidrasieprodukte soos ca(0H)2, csH-gel en kalsiumaluminaathidraat geadsorbeer word, maar dit is nie maklik om deur ettringiet en ongehidreerde fase geadsorbeer te word nie. Mullert se studie het ook getoon dat sellulose-eter 'n sterk adsorpsie op c3s en sy hidrasieprodukte het, dus is die hidrasie van silikaatfase aansienlik vertraag. Die adsorpsie van ettringiet was laag, maar die vorming van ettringiet is aansienlik vertraag. Dit was omdat die vertraging in die vorming van ettringiet beïnvloed is deur die ca2+ balans in oplossing, wat die voortsetting was van die vertraging van sellulose-eter in silikaathidrasie.

3.2 Waterbewaring

Nog 'n belangrike modifikasie-effek van sellulose-eter in sementmortel is om te verskyn as 'n waterhoudende middel, wat kan verhoed dat die vog in nat mortel voortydig verdamp of deur die basis geabsorbeer word, en die hidrasie van sement vertraag terwyl die werkstyd van nat mortel, om te verseker dat dun mortel gekam kan word, gepleisterde mortel kan gestrooi word, en maklik om te absorbeer mortel hoef nie vooraf natgemaak te word nie.

Die waterhouvermoë van sellulose-eter is nou verwant aan sy viskositeit, dosis, tipe en omgewingstemperatuur. Ander toestande is dieselfde, hoe groter die viskositeit van sellulose-eter, hoe beter is die waterretensie-effek, 'n klein hoeveelheid sellulose-eter kan die waterretensietempo van mortel aansienlik verbeter; Vir dieselfde sellulose-eter, hoe hoër die hoeveelheid bygevoeg, hoe hoër is die waterretensietempo van gemodifiseerde mortel, maar daar is 'n optimale waarde, waarbuite die waterretensietempo stadig toeneem. Vir verskillende soorte sellulose-eter is daar ook verskille in waterretensie, soos HPMc onder dieselfde toestande as Mc beter waterretensie. Daarbenewens neem die waterretensieprestasie van sellulose-eter af met die toename in omgewingstemperatuur.

Daar word algemeen geglo dat die rede waarom sellulose-eter die funksie van waterretensie het hoofsaaklik te wyte is aan die 0H op die molekule en die 0-atoom op die eterbinding sal met watermolekules geassosieer word om waterstofbinding te sintetiseer, sodat vry water bindend raak. water, om sodoende 'n goeie rol van waterretensie te speel; Daar word ook geglo dat die sellulose-eter makromolekulêre ketting 'n beperkende rol speel in die diffusie van watermolekules, om sodoende waterverdamping effektief te beheer, om hoë waterretensie te verkry; Pourchez J het aangevoer dat sellulose-eter die waterretensie-effek bereik het deur die reologiese eienskappe van die nuut gemengde sement-mis, die struktuur van poreuse netwerk en die vorming van sellulose-eterfilm wat die diffusie van water verhinder, te verbeter. Laetitia P et al. glo ook dat reologiese eienskap van mortel 'n sleutelfaktor is, maar glo ook dat viskositeit nie die enigste faktor is wat die uitstekende waterretensieprestasie van mortel bepaal nie. Dit is opmerklik dat alhoewel sellulose-eter goeie waterretensieprestasie het, maar die gemodifiseerde geharde sementmortelwaterabsorpsie verminder word, die rede is dat sellulose-eter in die mortelfilm, en in die mortel 'n groot aantal klein geslote porieë, blokkeer die mortel binne die kapillêre.

3.3 Verdikking

Die konsekwentheid van mortel is een van die belangrike indekse om sy werkverrigting te meet. Sellulose-eter word dikwels ingebring om die konsekwentheid te verhoog. "Konsekwentheid" verteenwoordig die vermoë van vars gemengde mortel om te vloei en te vervorm onder die inwerking van swaartekrag of eksterne kragte. Die twee eienskappe van verdikking en waterretensie vul mekaar aan. Die byvoeging van 'n gepaste hoeveelheid sellulose-eter kan nie net die waterretensieprestasie van mortel verbeter nie, gladde konstruksie verseker, maar ook die konsekwentheid van mortel verhoog, die anti-dispersievermoë van sement aansienlik verhoog, die bindingsprestasie tussen mortel en matriks verbeter, en verminder die deursakking van mortel.

Die verdikkingseffek van sellulose-eter kom hoofsaaklik van sy eie viskositeit, hoe groter die viskositeit, hoe beter is die verdikkingseffek, maar as die viskositeit te groot is, sal dit die vloeibaarheid van mortel verminder, wat die konstruksie beïnvloed. Die faktore wat viskositeitsverandering beïnvloed, soos molekulêre gewig (of graad van polimerisasie) en konsentrasie van sellulose-eter, oplossingstemperatuur, skuiftempo, sal die finale verdikkingseffek beïnvloed.

Die verdikkingsmeganisme van sellulose-eter kom hoofsaaklik van hidrasie en verstrengeling tussen molekules. Aan die een kant is die polimeerketting van sellulose-eter maklik om waterstofbinding met water in water te vorm, waterstofbinding maak dit hoë hidrasie; Aan die ander kant, wanneer sellulose-eter by die mortel gevoeg word, sal dit baie water absorbeer, sodat sy eie volume baie uitgebrei word, wat die vrye spasie van deeltjies verminder, terselfdertyd vervleg sellulose-eter molekulêre kettings met mekaar om 'n driedimensionele netwerkstruktuur te vorm, word morteldeeltjies omring waarin, nie vryvloei nie. Met ander woorde, onder hierdie twee aksies word die viskositeit van die stelsel verbeter, en sodoende word die verlangde verdikkingseffek bereik.

4. Effek van nie-ioniese sellulose-eter op die morfologie en poriestruktuur van polimeer sement

Soos uit bogenoemde gesien kan word, speel nie-ioniese sellulose-eter 'n belangrike rol in polimeersement, en die byvoeging daarvan sal beslis die mikrostruktuur van die hele sementmortel beïnvloed. Die resultate toon dat nie-ioniese sellulose-eter gewoonlik die porositeit van sementmortel verhoog, en die aantal porieë in die grootte van 3nm ~ 350um verhoog, waaronder die aantal porieë in die reeks van 100nm ~ 500nm die meeste toeneem. Die invloed op die poriestruktuur van sementmortel is nou verwant aan die tipe en viskositeit van nie-ioniese sellulose-eter wat bygevoeg word. Ou Zhihua et al. geglo dat wanneer die viskositeit dieselfde is, die porositeit van sementmortel wat deur HEC gemodifiseer is, kleiner is as dié van HPMc en Mc bygevoeg as wysigers. Vir dieselfde sellulose-eter, hoe kleiner die viskositeit, hoe kleiner is die porositeit van die gemodifiseerde sementmortel. Deur die effek van HPMc op die opening van geskuimde sement-isolasiebord te bestudeer, het Wang Yanru et al. gevind dat die byvoeging van HPMC nie die porositeit aansienlik verander nie, maar die opening aansienlik kan verminder. Zhang Guodian et al. gevind dat hoe groter die HEMc-inhoud, hoe duideliker is die invloed op die poriestruktuur van sementmis. Die byvoeging van HEMc kan die porositeit, totale porievolume en gemiddelde porie-radius van sementmis aansienlik verhoog, maar die spesifieke oppervlakarea van die porie neem af, en die aantal groot kapillêre porieë groter as 50nm in deursnee neem aansienlik toe, en die ingevoerde porieë is hoofsaaklik geslote porieë.

Die effek van nie-ioniese sellulose-eter op die vormingsproses van sement suspensie poriestruktuur is ontleed. Daar is gevind dat die byvoeging van sellulose-eter hoofsaaklik die eienskappe van vloeibare fase verander het. Aan die een kant neem die vloeistoffase-oppervlakspanning af, wat dit maklik maak om borrels in sementmortel te vorm, en sal die vloeistoffase-dreinering en borreldiffusie vertraag, sodat klein borrels moeilik is om in groot borrels te versamel en te ontslaan, sodat die leemte is baie vermeerder; Aan die ander kant neem die viskositeit van die vloeistoffase toe, wat ook dreinering, borreldiffusie en borrelsamesmelting inhibeer, en die vermoë om borrels te stabiliseer, verbeter. Daarom kan die invloedsmodus van sellulose-eter op die poriegrootteverspreiding van sementmortel verkry word: in die poriegroottereeks van meer as 100nm kan borrels ingebring word deur die oppervlakspanning van vloeistoffase te verminder, en borreldiffusie kan belemmer word deur verhoog die vloeistofviskositeit; in die omgewing van 30nm ~ 60nm, kan die aantal porieë in die streek beïnvloed word deur die samesmelting van kleiner borrels te inhibeer.

5. Invloed van nie-ioniese sellulose-eter op meganiese eienskappe van polimeer sement

Die meganiese eienskappe van polimeer sement is nou verwant aan sy morfologie. Met die byvoeging van nie-ioniese sellulose-eter neem die porositeit toe, wat sekerlik 'n nadelige uitwerking op die sterkte daarvan sal hê, veral die druksterkte en buigsterkte. Die vermindering van druksterkte van sementmortel is aansienlik groter as die buigsterkte. Ou Zhihua et al. het die invloed van verskillende tipes nie-ioniese sellulose-eter op die meganiese eienskappe van sementmortel bestudeer, en gevind dat die sterkte van sellulose-eter gemodifiseerde sementmortel laer was as dié van suiwer sementmortel, en die laagste 28d druksterkte was slegs 44.3% van dié van suiwer sementmis. Die druksterkte en buigsterkte van HPMc-, HEMC- en MC-sellulose-eter-gemodifiseerde is soortgelyk, terwyl die druksterkte en buigsterkte van HEc-gemodifiseerde sementmis in elke ouderdom aansienlik hoër is. Dit is nou verwant aan hul viskositeit of molekulêre gewig, hoe hoër die viskositeit of molekulêre gewig van sellulose-eter, of hoe groter die oppervlakaktiwiteit, hoe laer is die sterkte van sy gemodifiseerde sementmortel.

Dit is egter ook getoon dat nie-ioniese sellulose-eter die treksterkte, buigsaamheid en kohesie van sementmortel kan verbeter. Huang Liangen et al. gevind dat, in teenstelling met die veranderingswet van druksterkte, die skuifsterkte en treksterkte van slurrie toegeneem het met die toename in die inhoud van sellulose-eter in sementmortel. Ontleding van die rede, na die byvoeging van sellulose-eter, en polimeer-emulsie saam om 'n groot aantal digte polimeerfilm te vorm, verbeter die buigsaamheid van die suspensie, en sementhidrasieprodukte, ongehidreerde sement, vullers en ander materiaal wat in hierdie film gevul is, aansienlik , om die treksterkte van die deklaagstelsel te verseker.

Om die werkverrigting van nie-ioniese sellulose-eter-gemodifiseerde polimeer sement te verbeter, die fisiese eienskappe van sementmortel terselfdertyd te verbeter, nie die meganiese eienskappe daarvan aansienlik verminder nie, is die gewone praktyk om sellulose-eter en ander byvoegings te pas, bygevoeg tot die sementmortel. Li Tao-wen et al. gevind dat die saamgestelde bymiddel wat uit sellulose-eter en polimeergompoeier saamgestel is, nie net die buigsterkte en druksterkte van mortel effens verbeter het nie, sodat die samehorigheid en viskositeit van sementmortel meer geskik is vir die deklaagkonstruksie, maar ook die waterretensie aansienlik verbeter het. kapasiteit van mortel in vergelyking met enkele sellulose-eter. Xu Qi et al. het slakpoeier, waterreduksiemiddel en HEMc bygevoeg, en gevind dat waterreduksiemiddel en minerale poeier die digtheid van mortel kan verhoog, die aantal gate kan verminder om die sterkte en elastiese modulus van mortel te verbeter. HEMc kan die trekbindingssterkte van mortel verhoog, maar dit is nie goed vir die druksterkte en elastiese modulus van mortel nie. Yang Xiaojie et al. gevind dat die plastiese krimpkrake van sementmortel aansienlik verminder kan word nadat HEMc en PP-vesel gemeng is.

6. Gevolgtrekking

Nie-ioniese sellulose-eter speel 'n belangrike rol in polimeer sement, wat die fisiese eienskappe (insluitend vertraagde stolling, waterretensie, verdikking), mikroskopiese morfologie en meganiese eienskappe van sementmortel aansienlik kan verbeter. Baie werk is gedoen aan die modifikasie van sement-gebaseerde materiale deur sellulose-eter, maar daar is nog 'n paar probleme wat verdere studie benodig. Byvoorbeeld, in praktiese ingenieurstoepassings word min aandag gegee aan die reologie, vervormingseienskappe, volumestabiliteit en duursaamheid van gemodifiseerde sement-gebaseerde materiale, en 'n gereelde ooreenstemmende verwantskap is nie vasgestel met bygevoegde sellulose-eter nie. Die navorsing oor die migrasiemeganisme van sellulose-eterpolimeer en sementhidrasieprodukte in hidrasiereaksie is steeds onvoldoende. Die werkingsproses en meganisme van die saamgestelde bymiddels wat uit sellulose-eter en ander bymiddels bestaan, is nie duidelik genoeg nie. Die saamgestelde toevoeging van sellulose-eter en anorganiese versterkte materiale soos glasvesel is nie vervolmaak nie. Al hierdie sal die fokus van toekomstige navorsing wees om teoretiese leiding te verskaf vir die verdere verbetering van die werkverrigting van polimeer sement.