Модифициран целулозен етер за хоросан

Анализират се видовете целулозен етер и неговите основни функции в смесен хоросан и методите за оценка на свойства като задържане на вода, вискозитет и якост на свързване. Забавящият механизъм и микроструктурата нацелулозен етер в сух смесен хоросани връзката между образуването на структурата на някои специфични тънкослойни целулозни етерни модифицирани хоросани и процеса на хидратация са изложени. На тази основа се предполага, че е необходимо да се ускори изследването на състоянието на бърза загуба на вода. Механизмът на слоеста хидратация на модифициран хоросан с целулозен етер в структурата на тънък слой и законът за пространствено разпределение на полимера в слоя хоросан. В бъдещото практическо приложение ефектът на модифицирания с целулозен етер хоросан върху промяната на температурата и съвместимостта с други добавки трябва да бъде напълно отчетен. Това проучване ще насърчи развитието на технологията за нанасяне на CE модифициран хоросан като хоросан за мазилка на външни стени, шпакловка, хоросан за фуги и други тънкослойни хоросанчета.

Ключови думи:целулозен етер; Сух смесен хоросан; механизъм

1. Въведение

Обикновеният сух хоросан, хоросан за изолация на външни стени, самоуспокояващ се хоросан, водоустойчив пясък и друг сух хоросан се превърнаха във важна част от строителните материали, базирани в нашата страна, а целулозен етер е производно на естествен целулозен етер и важна добавка от различни видове на сух хоросан, забавяне, задържане на вода, сгъстяване, абсорбция на въздух, адхезия и други функции.

Ролята на CE в разтвора се отразява главно в подобряване на обработваемостта на разтвора и осигуряване на хидратация на цимента в разтвора. Подобряването на обработваемостта на хоросана се отразява главно в задържането на вода, времето за предотвратяване на залепване и времето за отваряне, особено при осигуряването на кардиране на тънък слой хоросан, разпръскването на хоросан за мазилка и подобряването на скоростта на изграждане на специалния свързващ хоросан има важни социални и икономически ползи.

Въпреки че са проведени голям брой проучвания върху CE модифициран хоросан и са постигнати важни постижения в изследването на технологията на приложение на CE модифициран хоросан, все още има очевидни недостатъци в изследването на механизма на CE модифициран хоросан, особено взаимодействието между CE и цимент, инертни материали и матрица в среда за специална употреба. Следователно, въз основа на обобщението на резултатите от съответните изследвания, този документ предлага да се проведат допълнителни изследвания на температурата и съвместимостта с други добавки.

2、ролята и класификацията на целулозния етер

2.1 Класификация на целулозния етер

Много разновидности на целулозен етер, има почти хиляда, като цяло според ефективността на йонизация могат да бъдат разделени на йонни и нейонни категории тип 2, в материали на основата на цимент поради йонен целулозен етер (като карбоксиметил целулоза, CMC ) ще се утаи с Ca2+ и ще бъде нестабилен, така че рядко се използва. Нейонният целулозен етер може да бъде в съответствие с (1) вискозитета на стандартен воден разтвор; (2) вида на заместителите; (3) степен на заместване; (4) физическа структура; (5) Класификация на разтворимостта и др.

Свойствата на CE зависят главно от вида, количеството и разпределението на заместителите, така че CE обикновено се разделя според вида на заместителите. Такива като метилцелулозен етер е естествена целулозна глюкозна единица на хидроксилната група се заменя с метокси продукти, хидроксипропил метилцелулозен етер HPMC е хидроксилна чрез метокси, хидроксипропил съответно заместени продукти. Понастоящем повече от 90% от използваните целулозни етери са главно метилхидроксипропилцелулозен етер (MHPC) и метилхидроксиетилцелулозен етер (MHEC).

2.2 Ролята на целулозния етер в хоросана

Ролята на CE в разтвора се отразява главно в следните три аспекта: отлична способност за задържане на вода, влияние върху консистенцията и тиксотропията на разтвора и регулиране на реологията.

Задържането на вода на CE може не само да регулира времето за отваряне и процеса на втвърдяване на хоросановата система, така че да регулира времето за работа на системата, но също така да предотврати абсорбирането на твърде много и твърде бързо вода от основния материал и да предотврати изпарението на вода, така че да се осигури постепенното отделяне на вода по време на хидратацията на цимента. Задържането на вода на CE е свързано главно с количеството CE, вискозитета, фиността и температурата на околната среда. Водозадържащият ефект на CE модифицирания разтвор зависи от водопоглъщането на основата, състава на разтвора, дебелината на слоя, необходимостта от вода, времето за втвърдяване на циментиращия материал и др. Проучванията показват, че при действителната употреба на някои свързващи вещества за керамични плочки, поради сухия порест субстрат бързо ще абсорбира голямо количество вода от суспензията, циментовият слой близо до субстрата, загубата на вода води до степен на хидратация на цимента под 30%, което не само не може да образува цимент гел със сила на свързване върху повърхността на субстрата, но също така лесно причинява напукване и просмукване на вода.

Изискването за вода на хоросановата система е важен параметър. Основното изискване за вода и свързания с това разход на хоросан зависят от състава на хоросана, т.е. количеството добавен циментов материал, агрегат и агрегат, но включването на CE може ефективно да коригира изискването за вода и добива на хоросан. В много системи от строителни материали CE се използва като сгъстител за регулиране на консистенцията на системата. Ефектът на сгъстяване на CE зависи от степента на полимеризация на CE, концентрацията на разтвора, скоростта на срязване, температурата и други условия. CE воден разтвор с висок вискозитет има висока тиксотропия. Когато температурата се повиши, се образува структурен гел и се получава висок тиксотропен поток, което също е основна характеристика на CE.

Добавянето на CE може ефективно да регулира реологичните свойства на системата от строителни материали, така че да подобри работната производителност, така че хоросанът да има по-добра обработваемост, по-добра производителност против окачване и да не се прилепва към строителните инструменти. Тези свойства правят хоросана по-лесен за изравняване и втвърдяване.

2.3 Оценка на ефективността на хоросан, модифициран с целулозен етер

Оценката на ефективността на CE модифициран хоросан включва главно задържане на вода, вискозитет, якост на свързване и др.

Задържането на вода е важен показател за ефективност, който е пряко свързан с ефективността на CE модифицираната замазка. В момента има много подходящи методи за изпитване, но повечето от тях използват метода на вакуумна помпа за директно извличане на влагата. Например чуждите страни използват главно DIN 18555 (метод за изпитване на хоросан от неорганичен циментов материал), а френските предприятия за производство на газобетон използват метода на филтърна хартия. Вътрешният стандарт, включващ метод за изпитване на задържане на вода, има JC/T 517-2004 (гипсова мазилка), неговият основен принцип и метод на изчисление и чуждестранните стандарти са последователни, всичко чрез определяне на степента на водопоглъщане на хоросана, споменатото задържане на вода в хоросана.

Вискозитетът е друг важен показател за ефективност, пряко свързан с работата на CE модифициран хоросан. Има четири често използвани метода за изпитване на вискозитет: Brookileld, Hakke, Hoppler и метод на ротационен вискозиметър. Четирите метода използват различни инструменти, концентрация на разтвора, среда за тестване, така че едно и също решение, тествано чрез четирите метода, не дава еднакви резултати. В същото време вискозитетът на CE варира в зависимост от температурата и влажността, така че вискозитетът на същия CE модифициран хоросан се променя динамично, което също е важна посока, която трябва да бъде проучена върху CE модифициран хоросан в момента.

Тестът за якост на свързване се определя според посоката на използване на хоросана, като керамичният хоросан се отнася главно за „лепило за керамични стенни плочки“ (JC/T 547-2005), защитният хоросан се отнася главно за „технически изисквания за хоросан за изолация на външни стени“ ( DB 31 / T 366-2006) и „изолация на външни стени с мазилка от експандиран полистирол“ (JC/T 993-2006). В чужди страни якостта на залепване се характеризира с якостта на огъване, препоръчана от Японската асоциация по наука за материалите (тестът приема призматичен обикновен хоросан, нарязан на две половини с размер 160 mm × 40 mm × 40 mm и модифициран хоросан, направен на проби след втвърдяване , по отношение на метода за изпитване на якостта на огъване на циментов разтвор).

3. Теоретичен напредък в изследванията на модифициран хоросан с целулозен етер

Теоретичните изследвания на CE модифициран хоросан се фокусират главно върху взаимодействието между CE и различни вещества в хоросанната система. Химическото действие вътре в материала на основата на цимент, модифициран от CE, може да бъде показано основно като CE и вода, хидратиращо действие на самия цимент, CE и взаимодействие на циментови частици, CE и продукти за хидратация на цимента. Взаимодействието между CE и циментови частици/продукти на хидратация се проявява главно в адсорбцията между CE и циментови частици.

Взаимодействието между CE и циментовите частици е докладвано у дома и в чужбина. Например Liu Guanghua и др. измерва Zeta потенциала на CE модифицирания колоид на циментова суспензия при изследване на механизма на действие на CE в подводен недискретен бетон. Резултатите показват, че: Zeta потенциалът (-12,6 mV) на циментова смес е по-малък от този на циментова паста (-21,84 mV), което показва, че циментовите частици в циментова смес са покрити с нейонен полимерен слой, което прави дифузията на двойния електрически слой по-тънка и отблъскващата сила между колоида по-слаба.

3.1 Теория за забавяне на хоросан, модифициран с целулозен етер

В теоретичното изследване на CE модифициран хоросан обикновено се смята, че CE не само дава на хоросана добра работна производителност, но също така намалява освобождаването на топлина при ранна хидратация на цимента и забавя динамичния процес на хидратация на цимента.

Забавящият ефект на CE е свързан главно с неговата концентрация и молекулярна структура в системата от минерални циментиращи материали, но има малка връзка с неговото молекулно тегло. Може да се види от ефекта на химическата структура на CE върху кинетиката на хидратация на цимента, че колкото по-високо е съдържанието на CE, толкова по-малка е степента на алкилно заместване, колкото по-голямо е хидроксилното съдържание, толкова по-силен е ефектът на забавяне на хидратацията. По отношение на молекулярната структура, хидрофилното заместване (напр. HEC) има по-силен забавящ ефект от хидрофобното заместване (напр. MH, HEMC, HMPC).

От гледна точка на взаимодействието между CE и циментовите частици, забавящият механизъм се проявява в два аспекта. От една страна, адсорбцията на CE молекула върху продуктите на хидратация като c – s –H и Ca(OH)2 предотвратява по-нататъшната минерална хидратация на цимента; от друга страна, вискозитетът на разтвора на порите се увеличава поради CE, което намалява йоните (Ca2+, so42-…). Активността в разтвора на порите допълнително забавя процеса на хидратация.

CE не само забавя втвърдяването, но и забавя процеса на втвърдяване на системата от циментови разтвори. Установено е, че CE влияе върху кинетиката на хидратация на C3S и C3A в циментов клинкер по различни начини. CE основно намалява скоростта на реакцията на фазата на ускорение на C3s и удължава периода на индукция на C3A/CaSO4. Забавянето на хидратацията на c3s ще забави процеса на втвърдяване на хоросана, докато удължаването на индукционния период на системата C3A/CaSO4 ще забави втвърдяването на хоросана.

3.2 Микроструктура на хоросан, модифициран с целулозен етер

Механизмът на влияние на CE върху микроструктурата на модифициран хоросан привлече голямо внимание. Тя се изразява главно в следните аспекти:

Първо, изследователският фокус е върху механизма за образуване на филм и морфологията на CE в хоросан. Тъй като CE обикновено се използва с други полимери, важен изследователски фокус е да се разграничи състоянието му от това на други полимери в хоросан.

Второ, ефектът на CE върху микроструктурата на продуктите за хидратация на цимента също е важна изследователска посока. Както може да се види от състоянието на образуване на филм на CE към продуктите на хидратация, продуктите на хидратация образуват непрекъсната структура на интерфейса на cE, свързан с различни продукти на хидратация. През 2008 г. K.Pen и др. използва изотермична калориметрия, термичен анализ, FTIR, SEM и BSE за изследване на процеса на лигнификация и продуктите на хидратация на 1% PVAA, MC и HEC модифициран хоросан. Резултатите показват, че въпреки че полимерът забавя първоначалната степен на хидратация на цимента, той показва по-добра хидратационна структура на 90 дни. По-специално, MC също влияе върху кристалната морфология на Ca (OH) 2. Прякото доказателство е, че мостовата функция на полимера се открива в слоестите кристали, MC играе роля в свързването на кристали, намаляване на микроскопичните пукнатини и укрепване на микроструктурата.

Еволюцията на микроструктурата на CE в хоросана също привлече много внимание. Например Джени използва различни аналитични техники за изследване на взаимодействията между материалите в полимерния хоросан, комбинирайки количествени и качествени експерименти, за да реконструира целия процес на прясно смесване на хоросан до втвърдяване, включително образуване на полимерен филм, хидратация на цимента и миграция на вода.

В допълнение, микро-анализът на различни времеви точки в процеса на разработване на хоросан и не може да бъде на място от смесването на хоросана до втвърдяването на целия процес на непрекъснат микро-анализ. Следователно е необходимо да се комбинира целият количествен експеримент, за да се анализират някои специални етапи и да се проследи процеса на формиране на микроструктурата на ключови етапи. В Китай Qian Baowei, Ma Baoguo и др. директно описва процеса на хидратация чрез използване на съпротивление, топлина на хидратация и други методи за изпитване. Въпреки това, поради малко експерименти и неуспех за комбиниране на съпротивлението и топлината на хидратация с микроструктурата в различни моменти от време, не е формирана съответна изследователска система. Като цяло, досега не е имало директни средства за количествено и качествено описание на наличието на различна полимерна микроструктура в хоросана.

3.3 Изследване на модифициран тънкослоен хоросан с целулозен етер

Въпреки че хората са извършили повече технически и теоретични проучвания за прилагането на CE в циментов разтвор. Но той трябва да обърне внимание на това, че CE модифицираният хоросан в ежедневния сух смесен хоросан (като свързващо вещество за тухли, замазка, тънкослойна мазилка и т.н.) се прилага под формата на тънкослоен хоросан, тази уникална структура обикновено се придружава от проблема с бързата загуба на вода в хоросана.

Например, хоросанът за залепване на керамични плочки е типичен тънкослоен хоросан (тънкослойният CE модифициран модел на хоросан на агент за залепване на керамични плочки) и неговият процес на хидратация е проучен у нас и в чужбина. В Китай Coptis rhizoma използва различни видове и количества CE, за да подобри ефективността на разтвора за залепване на керамични плочки. Използван е рентгенов метод, за да се потвърди, че степента на хидратация на цимента на границата между циментов разтвор и керамични плочки след смесване на CE е повишена. Чрез наблюдение на интерфейса с микроскоп беше установено, че якостта на циментовия мост на керамичните плочки е подобрена главно чрез смесване на CE паста вместо плътност. Например Джени наблюдава обогатяване на полимера и Ca(OH)2 близо до повърхността. Джени вярва, че съвместното съществуване на цимент и полимер задвижва взаимодействието между образуването на полимерен филм и хидратацията на цимента. Основната характеристика на CE модифицираните циментови разтвори в сравнение с обикновените циментови системи е високо съотношение вода-цимент (обикновено при или над 0,8), но поради тяхната голяма площ/обем те също се втвърдяват бързо, така че хидратацията на цимента обикновено е по-малко от 30%, а не повече от 90%, както обикновено се случва. При използването на XRD технология за изследване на закона за развитие на повърхностната микроструктура на лепилен разтвор за керамични плочки в процеса на втвърдяване беше установено, че някои малки циментови частици са „транспортирани“ към външната повърхност на пробата с изсъхването на порите. решение. В подкрепа на тази хипотеза бяха проведени допълнителни тестове с използване на груб цимент или по-добър варовик вместо използвания преди това цимент, което беше допълнително подкрепено от едновременната XRD абсорбция на загуба на маса на всяка проба и разпределението на размера на частиците варовик/силициев пясък на окончателно втвърдения тяло. Тестовете със сканираща електронна микроскопия (SEM) на околната среда разкриха, че CE и PVA мигрират по време на мокри и сухи цикли, докато гумените емулсии не го правят. Въз основа на това той проектира и недоказан модел на хидратация на тънкослоен CE модифициран хоросан за свързващо вещество за керамични плочки.

Съответната литература не съобщава как хидратацията на слоестата структура на полимерния разтвор се извършва в тънкослойната структура, нито пък пространственото разпределение на различни полимери в слоя хоросан е визуализирано и количествено определено с различни средства. Очевидно механизмът на хидратация и механизмът за образуване на микроструктура на системата CE-хора при условие на бърза загуба на вода са значително различни от съществуващия обикновен хоросан. Проучването на уникалния механизъм на хидратация и механизма за образуване на микроструктура на тънкослоен CE модифициран хоросан ще насърчи технологията за нанасяне на тънък слой CE модифициран хоросан, като хоросан за мазилка на външни стени, шпакловка, хоросан за фуги и т.н.

4. Има проблеми

4.1 Влияние на промяната на температурата върху хоросан, модифициран с целулозен етер

CE разтвор от различни видове ще се желира при тяхната специфична температура, процесът на гелиране е напълно обратим. Обратимото термично желиране на CE е много уникално. В много циментови продукти основната употреба на вискозитета на CE и съответните свойства за задържане на вода и смазване, както и вискозитетът и температурата на гела имат пряка връзка, под температурата на гела, колкото по-ниска е температурата, толкова по-висок е вискозитетът на CE, толкова по-добра е съответната ефективност на задържане на вода.

В същото време разтворимостта на различните видове СЕ при различни температури не е напълно еднаква. Като например метилцелулоза, разтворима в студена вода, неразтворима в гореща вода; Метил хидроксиетилцелулозата е разтворима в студена вода, а не в гореща вода. Но когато водният разтвор на метилцелулоза и метилхидроксиетилцелулоза се нагрее, метилцелулозата и метилхидроксиетилцелулозата ще се утаят. Метил целулозата се утаява при 45 ~ 60 ℃ и смесената етеризирана метил хидроксиетил целулоза се утаява, когато температурата се повиши до 65 ~ 80 ℃ и температурата се понижи, утаената се разтвори отново. Хидроксиетилцелулозата и натриевата хидроксиетилцелулоза са разтворими във вода при всяка температура.

При действителното използване на CE авторът също установи, че капацитетът за задържане на вода на CE намалява бързо при ниски температури (5 ℃), което обикновено се отразява в бързия спад на обработваемостта по време на строителството през зимата и трябва да се добави повече CE . Причината за това явление в момента не е ясна. Анализът може да бъде причинен от промяната на разтворимостта на някои CE във вода с ниска температура, която трябва да се извърши, за да се гарантира качеството на строителството през зимата.

4.2 Мехурче и елиминиране на целулозен етер

CE обикновено въвежда голям брой мехурчета. От една страна, еднаквите и стабилни малки мехурчета са полезни за работата на хоросана, като например подобряване на строителната способност на хоросана и повишаване на устойчивостта на замръзване и издръжливостта на хоросана. Вместо това по-големите мехурчета влошават устойчивостта на замръзване и издръжливостта на хоросана.

В процеса на смесване на хоросан с вода, хоросанът се разбърква и въздухът се вкарва в новосмесения хоросан и въздухът се обвива от мокрия хоросан, за да образува мехурчета. Обикновено, при условие на нисък вискозитет на разтвора, образуваните мехурчета се издигат поради плаваемост и се втурват към повърхността на разтвора. Мехурчетата излизат от повърхността към външния въздух и течният филм, преместен на повърхността, ще създаде разлика в налягането поради действието на гравитацията. Дебелината на филма ще стане по-тънка с времето и накрая мехурчетата ще се спукат. Въпреки това, поради високия вискозитет на новосмесения хоросан след добавяне на CE, средната скорост на просмукване на течност в течния филм се забавя, така че течният филм не е лесно да стане тънък; В същото време увеличаването на вискозитета на хоросана ще забави скоростта на дифузия на молекулите на повърхностно активното вещество, което е от полза за стабилността на пяната. Това кара голям брой мехурчета, въведени в хоросана, да останат в хоросана.

Повърхностно напрежение и междинно напрежение на воден разтвор с кулминация Al марка CE при 1% масова концентрация при 20 ℃. CE има въздушен ефект върху циментовия разтвор. Въздушният ефект на CE има отрицателен ефект върху механичната якост, когато се въведат големи мехурчета.

Пеногасителят в хоросана може да попречи на образуването на пяна, причинено от използването на CE, и да унищожи образуваната пяна. Неговият механизъм на действие е: антипенителът навлиза в течния филм, намалява вискозитета на течността, образува нов интерфейс с нисък повърхностен вискозитет, кара течния филм да загуби своята еластичност, ускорява процеса на течна ексудация и накрая прави течния филм тънка и напукана. Прахообразният пеногасител може да намали съдържанието на газ в новосмесения хоросан и има въглеводороди, стеаринова киселина и нейния естер, триетилов фосфат, полиетилен гликол или полисилоксан, адсорбирани върху неорганичния носител. Понастоящем прахообразният пеногасител, използван в сух смесен хоросан, е главно полиоли и полисилоксан.

Въпреки че се съобщава, че в допълнение към регулирането на съдържанието на мехурчетата, прилагането на антипенител може също да намали свиването, но различните видове пеногасители също имат проблеми със съвместимостта и температурни промени, когато се използват в комбинация с CE, това са основните условия, които трябва да бъдат решени в използването на CE модифициран хоросан.

4.3 Съвместимост между целулозен етер и други материали в хоросана

CE обикновено се използва заедно с други добавки в сухи смесени хоросани, като пеногасител, водоредуциращ агент, лепило на прах и т.н. Тези компоненти играят различни роли в хоросана съответно. Изследването на съвместимостта на CE с други добавки е предпоставка за ефективно използване на тези компоненти.

Основно използваните средства за редуциране на водата в сух смесен хоросан са: казеин, редуциращ агент от серия лигнин, редуциращ агент от серия нафталин, кондензация на меламин формалдехид, поликарбоксилна киселина. Казеинът е отличен суперпластификатор, особено за тънки хоросани, но тъй като е естествен продукт, качеството и цената често варират. Средствата за редуциране на вода от лигнин включват натриев лигносулфонат (дървесен натрий), дървесен калций, дървесен магнезий. Воден редуктор от серия нафталин, често използван Лу. Кондензатите на нафталин сулфонат формалдехид, кондензатите на меламин формалдехид са добри суперпластификатори, но ефектът върху тънък хоросан е ограничен. Поликарбоксилната киселина е новоразработена технология с висока ефективност и без емисии на формалдехид. Тъй като CE и обикновеният суперпластификатор от серия нафталин ще предизвика коагулация, за да накара бетонната смес да загуби обработваемост, така че е необходимо да се избере суперпластификатор от ненафталинова серия в инженерството. Въпреки че има проучвания върху комбинирания ефект на CE модифициран хоросан и различни добавки, все още има много недоразумения при употребата поради разнообразието от различни добавки и CE и малко проучвания върху механизма на взаимодействие и са необходими голям брой тестове, за да оптимизирайте го.

5. Заключение

Ролята на CE в разтвора се отразява главно в отличния капацитет за задържане на вода, влиянието върху консистенцията и тиксотропните свойства на разтвора и регулирането на реологичните свойства. В допълнение към осигуряването на добра работна производителност на хоросана, CE може също така да намали отделянето на топлина при ранна хидратация на цимента и да забави динамичния процес на хидратация на цимента. Методите за оценка на ефективността на хоросана са различни в зависимост от различните случаи на приложение.

Голям брой изследвания върху микроструктурата на CE в хоросан като механизъм за образуване на филм и морфология на образуване на филм са проведени в чужбина, но досега няма директни средства за количествено и качествено описание на съществуването на различна полимерна микроструктура в хоросана .

CE модифицираният хоросан се прилага под формата на тънкослоен хоросан в ежедневно сухо смесване на хоросан (като свързващо вещество за лицеви тухли, шпакловка, тънкослоен хоросан и др.). Тази уникална структура обикновено е придружена от проблема с бързата загуба на вода от хоросана. Понастоящем основните изследвания се фокусират върху свързващото вещество за лицеви тухли и има малко проучвания върху други видове тънкослоен CE модифициран хоросан.

Следователно в бъдеще е необходимо да се ускорят изследванията на механизма на слоеста хидратация на модифицирания хоросан с целулозен етер в тънкослойната структура и закона за пространствено разпределение на полимера в хоросанния слой при условие на бърза загуба на вода. При практическо приложение влиянието на модифицирания с целулозен етер хоросан върху промяната на температурата и неговата съвместимост с други добавки трябва да се вземе предвид напълно. Свързаната изследователска работа ще насърчи развитието на технологиите за приложение на CE модифициран хоросан като хоросан за мазилка на външни стени, шпакловка, хоросан за фуги и други тънкослойни хоросанчета.