Etere di cellulosa non ionica in cimentu polimericu

Cum'è un additivu indispensabile in u cimentu polimeru, l'etere di cellulosa non ionica hà ricivutu una grande attenzione è ricerca. Basatu nantu à a literatura pertinenti in casa è à l'esteru, a lege è u mecanismu di u mortar di cimentu mudificatu di l'etere di cellulosa non ionica sò stati discututi da l'aspettu di i tipi è a selezzione di l'etere di cellulosa non ionica, u so effettu nantu à e proprietà fisiche di u cimentu polimeru, u so effettu nantu à a micromorfologia è e proprietà meccaniche, è i difetti di a ricerca attuale sò stati pruposti. Stu travagliu prumove l'applicazione di l'etere di cellulosa in u cimentu polimeru.

Parolle chjave: etere non ionico di cellulosa, cimentu polimeru, proprietà fisiche, proprietà meccaniche, microstruttura

1. Panoramica

Cù l'aumentu di a dumanda è di i requisiti di prestazione di u cimentu polimeru in l'industria di a custruzione, l'aghjunghje additivi à a so mudificazione hè diventatu un hotspot di ricerca, frà i quali, l'etere di cellulosa hè stata largamente utilizata per via di u so effettu nantu à a ritenzione d'acqua di mortar di cimentu, ingrossu, ritardante, aria. eccetera. In questu documentu, i tipi di etere di cellulosa, l'effetti nantu à e proprietà fisiche è meccaniche di u cimentu polimeru è a micromorfologia di u cimentu polimeru sò descritti, chì furnisce una riferenza teorica per l'applicazione di l'etere di cellulosa in u cimentu polimeru.

2. Tipi di etere di cellulosa nonionic

L'etere di cellulosa hè un tipu di compostu polimeru cù una struttura etere fatta da cellulosa. Ci sò parechji tipi di etere di cellulosa, chì hà una grande influenza nantu à e proprietà di materiali basati in cimentu è hè difficiule di sceglie. Sicondu a struttura chimica di i sustituenti, ponu esse divisi in eteri anionici, cationici è non ionici. L'etere di cellulosa non ionica cù sustituenti di a catena laterale di H, cH3, c2H5, (cH2cH20)nH, [cH2cH (cH3)0]nH è altri gruppi non dissociable hè u più utilizatu in u cimentu, i rapprisentanti tipici sò l'etere di metilcellulosa, l'idrossipropilmetile. cellulosa etere, hydroxyethyl metil cellulosa etere, hydroxyethyl cellulosa etere è cusì. Diversi tipi di eteri di cellulosa anu effetti diffirenti nantu à u tempu di prisenza di u cimentu. Sicondu i rapporti di letteratura precedente, HEC hà a capacità di ritardazione più forte per u cimentu, seguita da HPMc è HEMc, è Mc hà u peghju. Per u listessu tipu di cellulosa etere, pesu moleculare o viscosità, metil, hydroxyethyl, hydroxypropyl cuntenutu di sti gruppi sò differente, u so effettu retarding hè dinù differente. In generale, u più grande hè a viscosità è u più altu u cuntenutu di gruppi non dissociable, u peghju hè a capacità di ritardu. Per quessa, in u prucessu di pruduzzione attuale, secondu i bisogni di a coagulazione di u mortar cummerciale, u cuntenutu di u gruppu funziunale adattatu di l'etere di cellulosa pò esse sceltu. O in a pruduzzione di l'etere di cellulosa à u stessu tempu, aghjustate u cuntenutu di i gruppi funziunali, facenu à scuntrà i bisogni di u mortar differenti.

3、l'influenza di l'etere di cellulosa non ionica nantu à e proprietà fisiche di u cimentu polimeru

3.1 Coagulazione lenta

Per allargà u tempu di indurimentu di l'idratazione di u cimentu, in modu chì u mortu novu mischju in un bellu pezzu per stà in plastica, in modu di aghjustà u tempu di stallazione di u mortu novu mischju, migliurà a so operabilità, di solitu aghjunghje retarder in mortar, non- l'etere di cellulosa ionica hè adattatu per u cimentu polimeru hè un retarder cumuni.

L'effettu ritardante di l'etere di cellulosa non ionica nantu à u cimentu hè principalmente affettatu da u so propiu tipu, viscosità, dosa, diverse cumpusizioni di minerali di cimentu è altri fattori. Pourchez J et al. dimustrava chì u più altu u gradu di cellulosa etere methylation, u peghju l'effettu retarding, mentri u pesu molekulari di cellulosa etere è u cuntenutu hydroxypropoxy hà avutu un effettu debule nantu à u ritardamentu di l'idratazione di cimentu. Cù l'aumentu di a viscosità è a quantità di doping di l'etere di cellulosa non ionica, a capa d'adsorzione nantu à a superficia di particeddi di cimentu hè addensata, è u tempu iniziale è finali di u cimentu sò allargati, è l'effettu ritardante hè più evidente. I studii anu dimustratu chì a liberazione iniziale di u calore di slurries di cimentu cù un cuntenutu HEMC differenti hè di circa 15% più bassu di quella di slurries di cimentu puro, ma ùn ci hè micca una differenza significativa in u prucessu di idratazione dopu. Singh NK et al. hà dimustratu chì cù l'aumentu di a quantità di doping HEc, a liberazione di calore di idratazione di u mortar di cimentu mudificatu hà dimustratu una tendenza di prima crescita è poi diminuite, è u cuntenutu di HEC quandu ghjunghje à a liberazione massima di calore di idratazione era in relazione cù l'età di cura.

Inoltre, si trova chì l'effettu retarding di l'etere di cellulosa nonionic hè strettamente ligatu à a cumpusizioni di cimentu. Peschard et al. truvò chì u più bassu u cuntenutu di tricalcium aluminate (C3A) in cimentu, u più evidenti l'effettu retarding di cellulosa etere. Schmitz L et al. crede chì questu era causatu da e diverse manere di l'etere di cellulosa à a cinetica d'idratazione di silicate tricalcium (C3S) è aluminate tricalcium (C3A). L'etere di cellulosa puderia riduce a velocità di reazzione in u periodu di accelerazione di C3S, mentre chì per C3A, puderia allargà u periodu d'induzione, è infine ritardà u prucessu di solidificazione è indurimentu di u mortar.

Ci hè parechje opinioni nantu à u mecanismu di l'etere di cellulosa non ionica chì ritarda l'idratazione di u cimentu. Silva et al. Liu hà cridutu chì l'intruduzioni di l'etere di cellulosa pruvucarà a viscosità di a suluzione di poru per aumentà, impegnendu cusì u muvimentu di ioni è ritardà a condensazione. Tuttavia, Pourchez et al. crede chì ci era una relazione ovvia trà u ritardu di l'etere di cellulosa à l'idratazione di cimentu è a viscosità di u slurry di cimentu. Una altra teoria hè chì l'effettu retarding di l'etere di cellulosa hè strettamente ligatu à a degradazione alkali. I polisaccaridi tendenu à degrada facilmente per pruduce l'acidu carboxylic hydroxyl chì pò ritardà l'idratazione di cimentu in cundizioni alkaline. In ogni casu, i studii anu truvatu chì l'etere di cellulosa hè assai stabile in cundizioni alkaline è solu degrada pocu, è a degradazione hà pocu effettu nantu à u ritardu di l'idratazione di cimentu. Attualmente, a vista più consistente hè chì l'effettu retarding hè principalmente causatu da l'adsorption. In particulare, u gruppu hydroxyl nantu à a superficia moleculare di l'etere di cellulosa hè acidicu, u ca (0H) in u sistema di cimentu di idratazione, è altre fasi minerali sò alkaline. Sutta l'azzione sinergica di ligami d'idrogenu, complexing è idrofobicu, e molécule d'etere di cellulosa acidica saranu adsorbite nantu à a superficia di particelle di cimentu alcaline è prudutti d'idratazione. Inoltre, una film fina hè furmata nantu à a so superficia, chì impedisce a crescita ulteriore di sti nuclei di cristalli di fase minerale è ritarda l'idratazione è a stallazione di cimentu. A più forte hè a capacità di adsorzione trà i prudutti di idratazione di cimentu è l'etere di cellulosa, u più evidente u ritardu di idratazione di u cimentu. Da una banda, a dimensione di l'impedimentu stericu ghjoca un rolu decisivu in a capacità di adsorption, cum'è u picculu impedimentu stericu di u gruppu hydroxyl, a so forte acidità, l'adsorption hè ancu forte. Per d 'altra banda, a capacità di adsorption dipende ancu da a cumpusizioni di i prudutti di idratazione di cimentu. Pourchez et al. truvò chì l'etere di cellulosa hè facilmente adsorbutu à a superficia di i prudutti d'idratazione cum'è ca (0H) 2, gel csH è aluminate di calcium hydrate, ma ùn hè micca faciule per esse adsorbutu da ettringite è fasi unhydrated. U studiu di Mullert hà ancu dimustratu chì l'etere di cellulosa hà avutu una forte adsorzione nantu à c3s è i so prudutti di idratazione, cusì l'idratazione di a fase di silicate hè stata significativamente ritardata. L'adsorption di ettringite era bassu, ma a furmazione di ettringite hè stata significativamente ritardata. Questu era perchè u ritardu in a furmazione di ettringite hè stata affettata da l'equilibriu di ca2 + in suluzione, chì era a continuazione di u ritardu di l'etere di cellulosa in l'idratazione di silicate.

3.2 Preservazione di l'acqua

Un altru effettu di mudificazione impurtante di l'etere di cellulosa in u mortu di cimentu hè di apparisce cum'è un agentu di retenzione di l'acqua, chì pò impedisce chì l'umidità in u mortaru umitu s'evapora prematuramente o esse assorbita da a basa, è ritarda l'idratazione di u cimentu mentre allarga u tempu di funziunamentu. u mortar umitu, per assicurà chì u mortar magre pò esse pettinatu, u mortar plastered pò esse spargugliatu, è faciule d'assorbà u mortar ùn hà micca bisognu di pre-umitu.

A capacità di mantene l'acqua di l'etere di cellulosa hè strettamente ligata à a so viscosità, a dosa, u tipu è a temperatura ambientale. L'altri cundizioni sò listessi, u più grande a viscosità di l'etere di cellulosa, u megliu l'effettu di ritenzione di l'acqua, una piccula quantità di l'etere di cellulosa pò fà a rata di ritenzione d'acqua di u mortar assai megliu; Per u listessu etere di cellulosa, u più altu a quantità aghjuntu, u più altu u tassu di retenzioni di l'acqua di u mortar mudificatu, ma ci hè un valore ottimali, oltre chì a tarifa di retenzioni d'acqua aumenta lentamente. Per sfarenti tippi di cellulosa etere, ci sò dinù diffirenzii in ritenimentu acqua, comu HPMc in u listessu cundizioni chè Mc ritenzioni acqua megliu. Inoltre, u rendiment di ritenzione d'acqua di l'etere di cellulosa diminuisce cù l'aumentu di a temperatura ambientale.

Hè generalmente cridutu chì u mutivu perchè l'etere di cellulosa hà a funzione di retenzioni di l'acqua hè principalmente dovutu à l'0H nantu à a molècula è l'atomu 0 nantu à u ligame etereu serà assuciatu cù e molécule d'acqua per sintetizà u ligame di l'idrogenu, cusì chì l'acqua libera diventa ubligatoriu. acqua, cusì à ghjucà un bonu rolu di retenzioni d'acqua; Hè ancu cridutu chì a catena macromolecular etere di cellulosa ghjoca un rolu restrittivu in a diffusione di molécule d'acqua, per cuntrullà efficacemente l'evaporazione di l'acqua, per ottene una alta retenzioni d'acqua; Pourchez J sustinia chì l'ether di cellulosa hà ottinutu l'effettu di ritenzione di l'acqua per migliurà e proprietà rheological di u slurry di cimentu novu mischju, a struttura di a reta porosa è a furmazione di film etere di cellulosa chì impediscenu a diffusione di l'acqua. Laetitia P et al. Credu ancu chì a pruprietà reologica di u mortar hè un fattore chjave, ma crede ancu chì a viscosità ùn hè micca l'unicu fattore chì determina l'eccellente performance di ritenzione d'acqua di u mortar. Vale a pena nutà chì, ancu s'è l'etere di cellulosa hà una bona prestazione di ritenzione di l'acqua, ma u so assorbimentu di l'acqua di mortar di cimentu indurita mudificatu serà ridutta, u mutivu hè chì l'etere di cellulosa in u film di mortar, è in u mortar un gran numaru di pori chjusi chjuchi, bluccà u mortar in u capillare.

3.3 Ingrossu

A cunsistenza di u mortar hè unu di l'indici impurtanti per misurà u so rendimentu di travagliu. L'etere di cellulosa hè spessu introduttu per aumentà a cunsistenza. "Cuerenza" rapprisenta a capacità di u mortar frescu mischju à u flussu è a deformazione sottu l'azzione di gravità o forze esterne. E duie proprietà di l'engrossi è a ritenzione di l'acqua si cumplementanu. Agghiuncennu una quantità adatta di etere di cellulosa pò micca solu migliurà u rendiment di ritenzione d'acqua di u mortar, assicurà a custruzzione liscia, ma ancu aumentà a consistenza di u mortar, aumenta significativamente l'abilità anti-dispersione di cimentu, migliurà u rendiment di ligame trà u mortar è a matrice, è riduce u fenomenu di sagging di u mortar.

L'effettu addensante di l'etere di cellulosa vene principarmenti da a so propria viscosità, u più grande a viscosità, u megliu l'effettu di l'engrossi, ma se a viscosità hè troppu grande, riducerà a fluidità di u mortar, affettendu a custruzzione. I fatturi chì affettanu u cambiamentu di viscosità, cum'è u pesu molekulari (o u gradu di polimerizazione) è a cuncentrazione di l'etere di cellulosa, a temperatura di a suluzione, a freccia di taglio, affettaranu l'effettu di ispessimentu finali.

U mekanismu di ispessimentu di l'etere di cellulosa vene principalmente da l'idratazione è l'intricatu trà e molécule. Da una banda, a catena di polimeru di l'etere di cellulosa hè faciule per furmà u ligame di l'idrogenu cù l'acqua in l'acqua, u ligame di l'idrogenu face una alta idratazione; Per d 'altra banda, quandu l'etere di cellulosa hè aghjuntu à u mortar, assorbe assai acqua, perchè u so propiu voluminu hè assai allargatu, riducendu u spaziu liberu di particeddi, à u stessu tempu e catene moleculari di l'etere di cellulosa si intreccianu l'una cù l'altri. per furmà una struttura di rete tridimensionale, particeddi di mortar sò circundati in quale, micca flussu liberu. In altri palori, sottu à sti dui azzioni, a viscosità di u sistema hè migliuratu, cusì ottene l'effettu di engrossi desideratu.

4. Effettu di l'etere di cellulosa non ionica nantu à a morfologia è a struttura di poru di u cimentu polimeru

Comu pò esse vistu da quì sopra, l'etere di cellulosa non ionica ghjoca un rolu vitale in u cimentu polimeru, è a so aghjunta certamenti affettarà a microstruttura di tuttu u mortar di cimentu. I risultati mostranu chì l'etere di cellulosa non ionica di solitu aumenta a porosità di u mortar di cimentu, è u numeru di pori in a dimensione di 3nm ~ 350um aumenta, trà i quali u numeru di pori in a gamma di 100nm ~ 500nm aumenta u più. L'influenza nantu à a struttura di poru di u mortar di cimentu hè strettamente ligata à u tipu è a viscosità di l'etere di cellulosa non ionica aghjuntu. Ou Zhihua et al. crede chì quandu a viscosità hè a stessa, a porosità di u mortar di cimentu mudificatu da HEC hè più chjuca di quella di HPMc è Mc aghjuntu cum'è modificatori. Per u listessu etere di cellulosa, più chjuca hè a viscosità, più chjuca a porosità di u mortar di cimentu mudificatu. Studiendu l'effettu di HPMc nantu à l'apertura di l'isulazione di cimentu spumante, Wang Yanru et al. truvò chì l'aghjuntu di HPMC ùn cambia significativamente a porosità, ma pò riduce significativamente l'apertura. Tuttavia, Zhang Guodian et al. truvò chì u più grande u cuntenutu HEMc, u più evidenti l'influenza nantu à a struttura di pori di slurry di cimentu. L'aghjunzione di HEMc pò aumentà significativamente a porosità, u voluminu di poru tutale è u raghju mediu di poru di u slurry di cimentu, ma a superficia specifica di u poru diminuisce, è u numeru di grandi pori capillari più grande di 50 nm di diametru aumenta significativamente, è i pori introdutti. sò principalmente pori chjusi.

L'effettu di l'etere di cellulosa non ionica nantu à u prucessu di furmazione di a struttura di pori di slurry di cimentu hè statu analizatu. Hè statu truvatu chì l'aghjuntu di l'etere di cellulosa hà cambiatu principalmente e proprietà di a fase liquida. Da un latu, a tensione di a superficia di a fase di liquidu diminuisce, facendu fàciule per furmà bolle in u mortar di cimentu, è rallenta u drenaje di a fase liquida è a diffusione di bolle, cusì chì i picculi bolle sò difficiuli di riunite in grandi bolle è scaricamentu, cusì u voidage. hè assai aumentatu; Per d 'altra banda, a viscosità di a fase liquida aumenta, chì impedisce ancu u drenaje, a diffusione di bolle è a fusione di bolle, è aumenta a capacità di stabilizzà e bolle. Dunque, u modu di influenza di l'etere di cellulosa nantu à a distribuzione di a dimensione di poru di u mortar di cimentu pò esse ottenutu: in a gamma di dimensione di poru di più di 100 nm, bolle ponu esse introdutte riducendu a tensione superficiale di a fase liquida, è a diffusione di bolle pò esse impedita da aumentà a viscosità di u liquidu; in a regione di 30nm ~ 60nm, u numaru di pori in a regione pò esse affettatu da inhibiting the merger of smaller bubbles.

5. Influenza di l'etere di cellulosa non ionica nantu à e proprietà meccaniche di u cimentu polimeru

E proprietà meccaniche di u cimentu polimeru sò strettamente ligati à a so morfologia. Cù l'aghjuntu di l'etere di cellulosa non ionica, a porosità aumenta, chì hè obligatu à avè un effettu avversu nantu à a so forza, in particulare a forza di compressione è a forza di flexural. A riduzzione di a forza di compressione di u mortar di cimentu hè significativamente più grande di a forza di flexural. Ou Zhihua et al. studiatu l 'influenza di sfarenti tippi di ether cellulosa non-ionic nant'à i pruprietà miccanica di u mortar di cimentu, è truvò chì a forza di u mortar di cimentu mudificatu di l'etere di cellulosa era più bassu di quellu di u mortar di cimentu puro, è a forza di compressione 28d più bassu era solu 44,3% di quella di puri slurry di cimentu. A forza di compressione è a forza di flexural di HPMc, HEMC è l'etere di cellulosa MC mudificatu sò simili, mentre chì a forza di compressione è a forza di flexural di u slurry di cimentu mudificatu HEc in ogni età sò significativamente più altu. Questu hè strettamente ligatu à a so viscosità o u pesu molekulari, u più altu hè a viscosità o u pesu molekulari di l'etere di cellulosa, o più grande l'attività di a superficia, più bassa a forza di u so mortar di cimentu mudificatu.

In ogni casu, hè statu ancu dimustratu chì l'etere di cellulosa non ionica pò rinfurzà a forza di trazione, a flessibilità è a coesibilità di u mortar di cimentu. Huang Liangen et al. truvò chì, contru à a lege di cambià di forza di compressione, a forza di cisura è a forza di tensione di slurry cresce cù l'aumentu di u cuntenutu di l'etere di cellulosa in u mortar di cimentu. Analisi di u mutivu, dopu à l'aghjuntu di l'etere di cellulosa, è l'emulsione di polimeru inseme per furmà una grande quantità di film polimeru densu, migliurà assai a flessibilità di u slurry, è i prudutti di idratazione di cimentu, cimentu unhydrated, fillers è altri materiali pieni in questa film. , per assicurà a forza di tensione di u sistema di rivestimentu.

Per migliurà u funziunamentu di u cimentu polimeru mudificatu di l'etere di cellulosa non ionica, migliurà e proprietà fisiche di u mortar di cimentu à u stessu tempu, ùn riduce micca significativamente e so proprietà meccaniche, a pratica abituale hè di currisponde à l'etere di cellulosa è altri additivi, aghjuntu à u mortu di cimentu. Li Tao-wen et al. truvò chì l'additivu cumpostu di etere di cellulosa è polveri di cola polimeru hà micca solu un pocu migliuratu a forza di curvatura è a forza di compressione di u mortar, cusì chì a cohesiveness è a viscosità di u mortar di cimentu sò più adattati per a custruzzione di u revestimentu, ma ancu migliurà significativamente a ritenzione d'acqua. capacità di u mortaru cumparatu cù l'etere di cellulosa sola. Xu Qi et al. aghjunghje slag powder, agenti di riduzzione d'acqua è HEMc, è truvò chì l'agenti di riduzzione d'acqua è u polu minerale ponu aumentà a densità di u mortar, riduce u numaru di buchi, per migliurà a forza è u modulu elasticu di u mortar. HEMc pò aumentà a forza di tensile bond di u mortar, ma ùn hè micca bonu per a forza di compressione è u modulu elasticu di u mortar. Yang Xiaojie et al. truvò chì u cracking plastica shrinkage di mortar di cimentu pò esse ridutta significativamente dopu à mischjà HEMc è fibra PP.

6. Cunclusioni

L'etere di cellulosa non ionica ghjoca un rolu impurtante in u cimentu polimeru, chì pò migliurà significativamente e proprietà fisiche (cumprese coagulation retarding, ritenzione d'acqua, ingrossi), morfologia microscòpica è proprietà meccaniche di u mortar di cimentu. Moltu travagliu hè statu fattu nantu à a mudificazione di materiali basati in cimentu da l'etere di cellulosa, ma ci sò ancu parechji prublemi chì anu bisognu di più studiu. Per esempiu, in l'applicazioni di l'ingegneria pratica, poca attenzione hè pagata à a reologia, a proprietà di deformazione, a stabilità di u voluminu è a durabilità di materiali mudificati di cimentu, è ùn hè micca stabilitu una relazione currispundente regulare cù l'etere di cellulosa aghjuntu. A ricerca nantu à u mecanismu di migrazione di u polimeru di l'etere di cellulosa è i prudutti di idratazione di cimentu in a reazione di idratazione hè sempre insufficiente. U prucessu d'azzione è u mecanismu di l'additivi cumposti cumposti da etere di cellulosa è altri additivi ùn sò micca abbastanza chjaru. L'aghjuntu cumpostu di l'etere di cellulosa è i materiali rinfurzati inorganici cum'è a fibra di vetru ùn hè micca stata perfetta. Tutti questi seranu u focu di a futura ricerca per furnisce una guida teorica per migliurà ulteriormente u rendiment di u cimentu polimeru.