Vliv okolní teploty na zpracovatelnost celulózového etheru modifikovaného sádra

Výkon celulózového etheru modifikovaného sádry při různých okolních teplotách je velmi odlišný, ale jeho mechanismus není jasný. Byly studovány účinky celulózového etheru na reologické parametry a retence vody sádry při různých okolních teplotách. Hydrodynamický průměr celulózového etheru v kapalné fázi byl měřen metodou dynamického rozptylu světla a byl zkoumán mechanismus vlivu. Výsledky ukazují, že celulóza ether má dobrý účinek zadržování vody a zesílení na sádru. Se zvýšením obsahu celulózového etheru se zvyšuje viskozita kaše a zvyšuje se kapacita udržení vody. Se zvýšením teploty se však kapacita udržení vody modifikované sádry do jisté míry do jisté míry snižuje a reologické parametry se také mění. Vzhledem k tomu, že asociace celulózového etheru koloidu může dosáhnout zadržování vody blokováním kanálu vodního transportu, může zvýšení teploty vést k rozpadu asociace velkého objemu produkovaného celulózovým etherem, čímž se snižuje zadržování vody a pracovní výkon modifikovaného sádra.

Klíčová slova:sádra; Celulóza ether; Teplota; Retence vody; Rheologie

0. Úvod

Sádra, jako druh materiálu šetrného k životnímu prostředí s dobrou konstrukcí a fyzikálními vlastnostmi, se široce používá v dekoračních projektech. Při aplikaci materiálů na bázi sádry se obvykle přidává udržovací činidlo pro úpravu kalu, aby se zabránilo ztrátě vody v procesu hydratace a kalení. Celulózový ether je v současné době nejběžnějším udržovacím činidlem. Protože ionic CE bude reagovat s CA2+, často používá neionický CE, jako například: hydroxypropyl methyllulózový ether, hydroxyethyl methylcelulózový ether a methyllulózový ether. Je důležité studovat vlastnosti celulózového etheru modifikovaného sádry pro lepší aplikaci sádry v dekoračním inženýrství.

Celulóza etheru je vysoká molekulární sloučenina produkovaná reakcí alkalické celulózy a etherifikačního činidla za určitých podmínek. Neiontový celulózový éter používaný ve stavebnictví má dobrou disperzi, zadržování vody, lepení a zesílení účinku. Přidání celulózového etheru má velmi zřejmý účinek na zadržování sádry vody, ale ohýbání a pevnost v tlaku tvrzeného těla sádry také mírně snižuje se zvýšením množství přidání. Je to proto, že celulózový ether má určitý efekt vzduchu, který zavádí bubliny v procesu míchání kalu, čímž se snižuje mechanické vlastnosti tvrzeného těla. Současně bude příliš mnoho celulózového etheru způsobit příliš lepkavé směs sádry, což povede k jeho konstrukčnímu výkonu.

Hydratační proces sádry lze rozdělit do čtyř kroků: rozpuštění síranu vápenatého síranu, krystalizační nukleace dihydrátu síranu vápenatého, růst krystalického jádra a tvorba krystalické struktury. V procesu hydratace sádry bude hydrofilní funkční skupina celulózového etheru adsorbujícího na povrchu sádrových částic fixovat část molekul vody, čímž se zpoždí proces nukleace hydratace sádry a prodlouží doba nastavení sádry. Prostřednictvím pozorování SEM Mroz zjistil, že ačkoli přítomnost celulózového etheru zpozdila růst krystalů, ale zvýšila překrývání a agregaci krystalů.

Celulózový ether obsahuje hydrofilní skupiny tak, že má určitou hydrofilitu, propojuje se s dlouhým řetězcem polymeru, takže má vysokou viskozitu, interakce obou má dobrý účinek zesílení vody na směs sádry. Bulichen vysvětlil mechanismus retence vody celulózového etheru v cementu. Při nízkém míchání se celulózový ether adsorbuje na cementu pro intramolekulární absorpci vody a doprovází otok k dosažení zadržování vody. V této době je retence vody špatná. Vysoký dávka, celulóza ether vytvoří stovky nanometrů na několik mikronů koloidního polymeru, které účinně blokuje gelový systém v díře, aby se dosáhlo účinné retence vody. Akce mechanismus celulózového etheru v sádce je stejný jako v cementu, ale vyšší koncentrace SO42 v tekuté fázi kalu sádry oslabí účinek celulózy zadržující vodu.

Na základě výše uvedeného obsahu lze zjistit, že současný výzkum sádry modifikovaného celulózového etheru se většinou zaměřuje na hydratační proces celulózového etheru na směsi sádry, vlastnosti zadržování vody, mechanické vlastnosti a mikrostruktura ztuhlýho těla a na mechanismus celulózy etheru Udržování vody. Studie o interakci mezi celulózovým etherem a sádrovým kalem při vysoké teplotě je však stále nedostatečná. Celulózový ether vodný roztok bude želatinizovat při specifické teplotě. Jak se teplota zvyšuje, viskozita celulózového etherového vodného roztoku se postupně snižuje. Když je dosaženo teploty gelatinizace, celulóza ether bude vysrážen do bílého gelu. Například v letní konstrukci je teplota okolí vysoká, vlastnosti tepelného gelu celulózového etheru musí vést ke změnám v zpracovatelnosti modifikované sádry. Tato práce zkoumá vliv zvýšení teploty na zpracovatelnost celulózového etheru modifikovaného materiálu sádry prostřednictvím systematických experimentů a poskytuje pokyny pro praktické použití celulózového etheru modifikovaného sádra.

1. experiment

1.1 Suroviny

Sádra je sádra o přírodní budově typu P poskytovanou pekingskou ekologickou domácí skupinou.

Celulóza ether vybraná ze skupiny Shandong Yiteng Hydroxypropylmethyllulóza etheru, specifikace produktu pro 75 000 MPa · s, 100 000 MPa · s a 200000MPa · s, teplota gelace nad 60 ℃. Kyselina citronová byla vybrána jako retardér sádry.

1.2 Rheologický test

Použitý reologický testovací nástroj byl RST⁃CC Rheometer produkovaný Brookfield USA. Rheologické parametry, jako je plastová viskozita a střihová napětí smykové kaše, byly stanoveny pomocí kontejneru vzorku MBT⁃40F⁃0046 a data CC3⁃40 a data byla zpracována pomocí softwaru RHE3000.

Charakteristiky směsi sádry odpovídají reologickému chování binghamové tekutiny, které se obvykle studuje pomocí Binghamova modelu. Avšak vzhledem k pseudoplasticitě celulózového etheru přidaného do sádry modifikovaného polymeru, směs kalu obvykle představuje určitou vlastnost smykové ztenčení. V tomto případě může modifikovaný model Bingham (M⁃B) lépe popsat reologickou křivku sádry. Za účelem studia smykové deformace sádry používá tato práce také model Herschel⁃bulkley (H⁃B).

1.3 Test zadržování vody

Zkušební postup viz GB/T28627⁃2012 Omítka. Během experimentu s teplotou jako proměnnou byla sádra předehřátá 1h předem při odpovídající teplotě v troubě a smíšená voda použitá v experimentu byla předehřátá 1h v odpovídající teplotě v konstantní teplotní vodní lázně a použitý nástroj a použitý nástroj byl předehřát.

1.4 Test hydrodynamického průměru

Hydrodynamický průměr (D50) asociace HPMC polymeru v kapalné fázi byl měřen pomocí analyzátoru velikosti částic dynamického rozptylu světla (Malvern Zetasizer Nanozs90).

2. výsledky a diskuse

2.1 Rheologické vlastnosti HPMC modifikované sádry

Zjevná viskozita je poměr smykového napětí k smykové rychlosti působící na tekutinu a je parametrem pro charakterizaci toku nenewtonovských tekutin. Zjevná viskozita modifikované sádry kaše se změnila s obsahem celulózového etheru pod třemi různými specifikacemi (75000MPa · s, 100 000 mPa · s a 200000 mPa · s). Testovací teplota byla 20 ℃. Když je smyková rychlost reometru 14 minut-1, lze zjistit, že viskozita sádrového kalu se zvyšuje se zvýšením začlenění HPMC a čím vyšší je viskozita HPMC, tím vyšší je viskozita modifikované sádrové kaše. To ukazuje, že HPMC má zjevný účinek zahušťování a viskozifikace na kaše sádry. Sádrová kaše a celulóza éter jsou látky s určitou viskozitou. V modifikované směsi sádry je celulózový ether adsorbován na povrchu hydratačních produktů sádry a síť vytvořená celulózovým etherem a sítí vytvořená směsí sádry je propojena, což má za následek „efekt superpozice“, což významně zlepšuje celkovou viskozitu Modifikovaný materiál založený na sádrech.

Smykové stresové křivky čisté sádry (G⁃H) a modifikované sádry (G⁃H) dopované 75000MPa · S-HPMC, jak je odvozeno z revidovaného binghamu (M⁃B). Lze zjistit, že se zvýšením smykové rychlosti se také zvyšuje smykové napětí směsi. Získají se hodnoty plastové viskozity (ηp) a smykové napětí (τ0) čisté sádry a HPMC modifikované sádry při různých teplotách.

Z plastové viskozity (ηp) a výnosového smykového napětí (τ0) hodnot čistého sádra a HPMC modifikovaného sádra při různých teplotách je vidět, že výnosový napětí modifikované sádry modifikované HPMC se s nárůstem teploty a výnos a výnos a výnos a výnos a výnos a výnos a výnos a výnos a výnos a výnos a výtěžek Stres se sníží o 33% při 60 ℃ ve srovnání s 20 ℃. Pozorováním plastové křivky viskozity lze zjistit, že plastická viskozita modifikované sádry kaše také snižuje se zvýšením teploty. Výnosový napětí a plastická viskozita čisté sádry kalu se však mírně zvyšují se zvýšením teploty, což naznačuje, že změna reologických parametrů HPMC modifikované kaše sádry v procesu zvýšení teploty je způsobena změnou vlastností HPMC.

Hodnota výnosového napětí kaše sádry odráží maximální hodnotu smykového napětí, když kaše odolává deformaci smyku. Čím větší je hodnota výnosu napětí, tím stabilnější může být kaše sádry. Plastická viskozita odráží rychlost deformace kalu sádry. Čím větší je plastická viskozita, tím delší bude doba deformace smyku kaše. Závěrem lze říci, že dva reologické parametry HPMC modifikované kaše sádry se zjevně snižují se zvýšením teploty a zesílení účinku HPMC na kaše sádry je oslaben.

Smyková deformace kaše odkazuje na smykový zesílení nebo smykový ztenčovací účinek odrážející kaše, když je podroben smykové síle. Účinek smykové deformace kaše může být posouzen pseudoplastickým indexem N získaným z montážní křivky. Když n <1, kaše sádry vykazuje smykové ztenčení a stupeň smykové ztenčení kalu s smykem se zvyšuje se snížením n. Když n> 1, kaše sádry vykazovala zahušťování smyku a stupeň smykové zesílení kaše sádry se zvýšil se zvýšením n. Rheologické křivky HPMC modifikované kaše sádry při různých teplotách založených na montáži modelu Herschel⁃bulkley (H⁃B), a tak získává pseudoplastický index N HPMC modifikované kaše sádry.

Podle pseudoplastického indexu HPMC modifikovaného sádrového kalu, smyková deformace sádry kaše smíchané s HPMC je ztenčování smyku a hodnota N se postupně zvyšuje se zvyšováním teploty, což znamená, že smykový ztenčovací chování HPMC modifikované sádry bude modifikované sádry. při zavření teploty se do jisté míry oslabí.

Na základě zjevných změn viskozity modifikované sádry kalu se smykovou rychlostí vypočtenou z údajů o smykovém napětí 75 000 MPa · HPMC při různých teplotách lze zjistit, že plastová viskozita modifikované kazové sádry rychle klesá se zvýšením smykové rychlosti, který ověřuje výsledek montáže modelu H⁃B. Modifikovaná kaše sádry vykazovala vlastnosti smykového ztenčení. Se zvýšením teploty se zjevná viskozita směsi do jisté míry snižuje při nízké rychlosti smyku, což naznačuje, že účinek smykové ztenčení modifikované kaše sádry je oslaben.

Při skutečném používání sádrového tmelu se musí sádrová kaše vyžadovat, aby se v procesu tření snadno deformovala a zůstala stabilní v klidu, což vyžaduje, aby kaše sádry měla dobré vlastnosti smyku a smyková změna HPMC modifikované sádry je vzácná. do určité míry, která nepřispívá k konstrukci sádrokových materiálů. Viskozita HPMC je jedním z důležitých parametrů a také hlavním důvodem, proč hraje roli zesílení ke zlepšení variabilních charakteristik toku míchání. Samotný ether celulózy má vlastnosti horkého gelu, viskozita jeho vodného roztoku se s rostoucí teplotou postupně snižuje a bílý gel se při dosahování gelační teploty vynoří. Změna reologických parametrů celulózového etheru modifikovaného sádry s teplotou úzce souvisí se změnou viskozity, protože zahušťovací účinek je výsledkem superpozice celulózového etheru a smíšené kaše. V praktickém inženýrství je třeba zvážit dopad teploty životního prostředí na výkon HPMC. Například teplota surovin by měla být v létě kontrolována při vysoké teplotě, aby se zabránilo špatnému pracovnímu výkonu modifikované sádry způsobené vysokou teplotou.

2.2 Zadržování vodyHPMC modifikovaná sádra

Retence vody sádry kaše modifikované třemi různými specifikacemi celulózového etheru se mění pomocí křivky dávkování. Se zvýšením dávkování HPMC se míra zadržování vody v kaše sádry výrazně zlepšuje a zvýšení trendu se stává stabilním, když dávkování HPMC dosáhne 0,3%. Nakonec je míra retence vody kaše sádry stabilní na 90% ~ 95%. To ukazuje, že HPMC má zřejmý účinek na pasta kamenné pasty, ale účinek zadržování vody se významně nezlepšuje, protože dávka se stále zvyšuje. Tři specifikace rozdílu míry retence HPMC nejsou velké, například pokud je obsah 0,3%, rozsah rychlosti vody je 5%, standardní odchylka je 2,2. HPMC s nejvyšší viskozitou není nejvyšší rychlost zadržování vody a HPMC s nejnižší viskozitou není nejnižší mírou zadržování vody. Ve srovnání s čistým sádrem se však míra zadržování vody tří HPMC pro kaše sádry výrazně zlepšilo a míra zadržování vody modifikovaného sádra v obsahu 0,3% se zvýší o 95%, 106%, 97% ve srovnání s prázdná kontrolní skupina. Celulózový ether může zjevně zlepšit zadržování vody sádry. Se zvýšením obsahu HPMC je míra retence vody HPMC modifikovaná sádrová kaše s různou viskozitou postupně dosahuje nasycení. 10000MPA · SHPMC dosáhl nasyceného bodu na 0,3%, 75 000 mPa · s a 20000 mPa · s HPMC dosáhl nasycení na 0,2%. Výsledky ukazují, že zadržování vody 75000MPA · S HPMC modifikované sádry se mění s teplotou při různých dávkách. Se snížením teploty se míra retence vody HPMC modifikované sádry postupně snižuje, zatímco míra zadržování vody čistého sádra zůstává v podstatě nezměněna, což naznačuje, že zvýšení teploty oslabuje účinek retenční vody HPMC na sádru. Míra zadržování vody HPMC se snížila o 31,5%, když se teplota zvýšila z 20 ℃ na 40 ℃. Když teplota stoupá ze 40 ℃ na 60 ℃, míra zadržování vody modifikované sádry modifikované HPMC je v podstatě stejná jako teplota čistého sádra, což naznačuje, že HPMC ztratila účinek zlepšení zadržování vody v tuto chvíli. Jian Jian a Wang Peiming navrhli, že samotný celulózový ether má fenomén tepelného gelu, změna teploty povede ke změnám viskozity, morfologie a adsorpce celulózového etheru, což je nutné vést ke změnám ve výkonu kaše. Bulichen také zjistil, že dynamická viskozita cementových roztoků obsahujících HPMC se snížila se zvyšující se teplotou.

Změna zadržování vody směsi způsobené zvýšením teploty by měla být kombinována s mechanismem celulózového etheru. Bulichen vysvětlil mechanismus, kterým si celulózový ether může udržet vodu v cementu. V systémech založených na cementu HPMC zlepšuje míru retence vody kalu snížením propustnosti „filtračního dortu“ vytvořeného cementovým systémem. Určitá koncentrace HPMC v kapalné fázi vytvoří několik stovek nanometrů do několika mikronů koloidního asociace, což má určitý objem polymerní struktury, může účinně připojit kanál přenosu vody do směsi a snížit propustnost „filtračního dortu“, snížit propustnost „filtračního dortu“, dosáhnout účinné retence vody. Bulichen také ukázal, že HPMC v sádru vykazují stejný mechanismus. Studie hydromechanického průměru asociace vytvořeného HPMC v kapalné fázi proto může vysvětlit účinek HPMC na zadržování vody sádry.

2.3 Hydrodynamický průměr asociace HPMC Colloid Association

Křivky distribuce částic v různých koncentracích 75000MPA · s HPMC v kapalné fázi a křivky distribuce částic tří specifikací HPMC v kapalné fázi při koncentraci 0,6%. Je vidět z křivky distribuce částic HPMC tří specifikací v kapalné fázi, když je koncentrace 0,6%, že se zvýšením koncentrace HPMC se také zvyšuje velikost částic přidružených sloučenin vytvořených v kapalné fázi. Když je koncentrace nízká, částice tvořené agregací HPMC jsou malé a pouze malá část HPMC agregátu do částic asi 100nm. Pokud je koncentrace HPMC 1%, existuje velké množství koloidních asociací s hydrodynamickým průměrem asi 300 nm, což je důležitým příznakem molekulárního překrývání. Tato polymerační struktura „velkého objemu“ může efektivně blokovat kanál přenosu vody ve směsi, snížit „propustnost dortu“ a odpovídající zadržování vody sádry v této koncentraci je také větší než 90%. Hydromechanické průměry HPMC s různými viskozitami v kapalné fázi jsou v podstatě stejné, což vysvětluje podobnou míru zadržování vody HPMC modifikované sádry s různými viskozity.

Křivky distribuce velikosti částic 75000MPa · s HPMC s 1% koncentrací při různých teplotách. Se zvýšením teploty lze evidentně najít rozklad koloidní asociace HPMC. Při 40 ℃ velký objem 300nm asociace zcela zmizel a rozložil na malé objemové částice 15nm. S dalším zvýšením teploty se HPMC stává menšími částicemi a zadržování vody sádry kaše je zcela ztraceno.

Fenomén vlastností HPMC měnících se se zvyšováním teploty je také známý jako vlastnosti horkého gelu, stávajícím společným pohledem je, že při nízké teplotě bude HPMC makromolekuly nejprve rozptýleno ve vodě, aby rozpustila roztok, HPMC molekuly ve vysoké koncentraci vytvoří asociaci velké částice asociaci velkých částic asociace velkých částic asociace velkých částic budou tvořit velké částice asociaci velkých částic asociaci velkých částic asociace velkých částic. . Když teplota stoupá, hydratace HPMC je oslabena, voda mezi řetězy se postupně propouštějí, velké asociační sloučeniny jsou postupně rozptýleny do malých částic, viskozita roztoku se snižuje a trojrozměrná síťová struktura se vytváří, když se gelace vytvoří Je dosaženo teploty a bílý gel je vysrážen.

Bodvik zjistil, že mikrostruktura a adsorpční vlastnosti HPMC v kapalné fázi byly změněny. V kombinaci s Bulichen teorií HPMC koloidního asociace blokující kanál kaše kaše kašel byl dospěl k závěru, že zvýšení teploty vedlo k dezintegraci koloidní asociace HPMC, což vedlo ke snížení zadržování vody modifikovaného sádra.

3. závěr

(1) Samotný celulózový ether má vysokou viskozitu a „superponovaný“ účinek s kaše sádry a hraje zjevný zahušťovací účinek. Při teplotě místnosti se zahušťovací účinek stává zřejmé se zvýšením viskozity a dávkování celulózového etheru. Se zvyšováním teploty se však viskozita celulózového etheru snižuje, jeho zahušťovací účinek oslabuje, smykový stresový napětí a plastová viskozita směsi sádry klesá, pseudoplasticita oslabuje a konstrukční vlastnost se zhoršuje.

(2) Celulózový ether zlepšil zadržování sádry vody, ale se zvýšením teploty se zadržování vody modifikovaného sádry také výrazně snížilo, a to i při 60 ℃ zcela ztratí účinek zadržování vody. Rychlost zadržování vody kaše sádry byla významně zlepšena celulózovým etherem a rychlost retence vody modifikované kaše sádry s různou viskozitou postupně dosahovalo nasycené body se zvýšením dávkování. Retence sádry vody je obecně úměrná viskozitě celulózového etheru, při vysoké viskozitě má malý účinek.

(3) Vnitřní faktory, které mění zadržování celulózového etheru vody s teplotou Při určité koncentraci má celulózový ether tendenci agregovat se za vzniku velkých koloidních asociací a blokuje kanál vodního transportu směsi sádry, aby se dosáhlo vysoké zadržování vody. Avšak se zvýšením teploty, v důsledku vlastnosti tepelné gelace samotného celulózového etheru, se dříve vytvořila velká asociace koloidů redisperses, což vedlo k poklesu výkonnosti zadržování vody.