Effekt af omgivelsestemperatur på brugbarheden af ​​celluloseether modificeret gips

Ydelsen af ​​celluloseether modificeret gips ved forskellige omgivelsestemperaturer er meget forskellig, men dens mekanisme er ikke klar. Virkningerne af celluloseether på de rheologiske parametre og vandopbevaring af gipsopslæmning ved forskellige omgivelsestemperaturer blev undersøgt. Den hydrodynamiske diameter af celluloseether i flydende fase blev målt ved dynamisk lysspredningsmetode, og påvirkningsmekanismen blev undersøgt. Resultaterne viser, at celluloseether har en god vandbeslutning og fortykningseffekt på gips. Med stigningen i celluloseetherindholdet øges opslæmningens viskositet, og vandets fastholdelseskapacitet øges. Med stigningen i temperaturen falder imidlertid vandbemærkelseskapaciteten for modificeret gipsopslæmning til en vis grad, og de reologiske parametre ændres også. I betragtning af at Cellulose Ether Colloid Association kan opnå vandopbevaring ved at blokere vandtransportkanalen, kan temperaturstigningen føre til opløsning af den store volumenforening produceret af celluloseether, hvilket reducerer vandopbevaring og arbejdspræstation af det modificerede gips.

Nøgleord:Gips; Celluloseether; Temperatur; Vandopbevaring; Rheologi

0. Introduktion

Gips, som et slags miljøvenligt materiale med god konstruktion og fysiske egenskaber, er vidt brugt i dekorationsprojekter. Ved påføring af gipsbaserede materialer tilsættes vandsartikler normalt for at modificere gylle for at forhindre vandtab i processen med hydrering og hærdning. Celluloseether er det mest almindelige vandbeholdsmiddel på nuværende tidspunkt. Da ionisk CE vil reagere med Ca2+, bruger ofte ikke-ionisk Ce, såsom: hydroxypropylmethylcelluloseether, hydroxyethylmethylcelluloseether og methylcelluloseether. Det er vigtigt at studere egenskaberne ved celluloseether modificeret gips til bedre anvendelse af gips i dekorationsteknik.

Celluloseether er en høj molekylær forbindelse produceret ved reaktionen af ​​alkali -cellulose og etherificerende middel under visse betingelser. Den ikke -ioniske celluloseether, der bruges i konstruktionsteknik, har god spredning, vandopbevaring, binding og fortykningseffekt. Tilsætningen af ​​celluloseether har en meget åbenlyst effekt på vandopbevaring af gips, men bøjning og trykstyrke af gipshærdede krop falder også lidt med stigningen i tilføjelsesmængden. Dette skyldes, at celluloseether har en bestemt luftindtastende virkning, som vil introducere bobler i processen med gylleblanding og dermed reducere de mekaniske egenskaber i det hærdede legeme. På samme tid vil for meget celluloseether gøre gipsmix for klistret, hvilket resulterer i dens byggepræstation.

Hydratiseringsprocessen af ​​gips kan opdeles i fire trin: opløsning af calciumsulfat hemihydrat, krystallisationscleation af calciumsulfatdihydrat, vækst af krystallinsk kerne og dannelse af krystallinsk struktur. I hydratiseringsprocessen af ​​gips, vil den hydrofile funktionelle gruppe af celluloseether adsorbere på overfladen af ​​gipspartikler fastgøre en del af vandmolekylerne, hvilket således forsinker nukleationsprocessen for gipshydrering og forlænger indstillingstiden for gips. Gennem SEM -observation fandt MROZ, at selv om tilstedeværelsen af ​​celluloseether forsinkede væksten af ​​krystaller, men øgede overlapningen og aggregeringen af ​​krystaller.

Celluloseether indeholder hydrofile grupper, så det har en vis hydrofilicitet, polymerlangkæde sammenkobling med hinanden, så det har en høj viskositet, interaktionen mellem de to gør, at cellulose har en god vandoplivning af fortykningseffekt på Gypsum Mix. Bulichen forklarede vandopbevaringsmekanismen for celluloseether i cement. Ved lav blanding adsorberer celluloseether på cement for intramolekylær vandabsorption og ledsaget af hævelse for at opnå vandopbevaring. På dette tidspunkt er vandopbevaring dårlig. Høj dosering, celluloseether vil danne hundreder af nanometre til et par mikron kolloidal polymer, der effektivt blokerer gelsystemet i hullet for at opnå effektiv vandopbevaring. Handlingsmekanismen for celluloseether i gips er den samme som i cement, men den højere SO42-koncentration i fluidfasen af ​​gipsopslæmning vil svække den vandvarselseffekt af cellulose.

Baseret på ovenstående indhold kan det konstateres, at den aktuelle forskning på celluloseether modificeret gips for det meste fokuserer på hydratiseringsprocessen for celluloseether på gipsmix, vandopbevaringsegenskaber, mekaniske egenskaber og mikrostruktur af hærdet krop og mekanismen af ​​cellulosetherretherre Vandopbevaring. Imidlertid er undersøgelsen af ​​interaktionen mellem celluloseether og gipsopslæmning ved høj temperatur stadig utilstrækkelig. Celluloseether vandig opløsning gelatiniseres ved en bestemt temperatur. Efterhånden som temperaturen øges, vil viskositeten af ​​cellulosether vandig opløsning gradvist falde. Når gelatiniseringstemperaturen nås, udfældes celluloseether i hvid gel. I sommerkonstruktionen er for eksempel den omgivende temperatur høj, de termiske gelegenskaber af celluloseether er bundet til at føre til ændringer i bearbejdeligheden af ​​modificeret gipsumopslæmning. Dette arbejde undersøger effekten af ​​temperaturstigning på brugbarheden af ​​celluloseether modificeret gipssmateriale gennem systematiske eksperimenter og giver vejledning til praktisk anvendelse af celluloseether modificeret gips.

1. eksperiment

1.1 Råmaterialer

Gips er den naturlige bygnings gipsum af ß-typen leveret af Beijing Ecological Home Group.

Celluloseether valgt fra Shandong Yiteng Group hydroxypropylmethylcelluloseether, produktspecifikationer for 75.000 MPa · s, 100.000 MPa · s og 200000MPa · s, geleringstemperatur over 60 ℃. Citronsyre blev valgt som gips retarder.

1.2 Rheology -test

Det anvendte rheologiske testinstrument var RST⁃CC reometer produceret af Brookfield USA. Rheologiske parametre, såsom plastviskositet og udbytte af forskydningsspænding af gipsopslæmning, blev bestemt ved MBT⁃40F⁃0046 prøvecontainer og CC3⁃40 -rotor, og dataene blev behandlet af RHE3000 -software.

Egenskaberne ved gipsblanding er i overensstemmelse med den reologiske opførsel af Bingham -væske, som normalt studeres ved hjælp af Bingham -modellen. På grund af pseudoplasticiteten af ​​celluloseether tilsat til polymermodificeret gips, præsenterer gylleblandingen normalt en bestemt forskydningsfortyndende egenskab. I dette tilfælde kan modificeret Bingham (M⁃B) -model bedre beskrive den rheologiske kurve af gips. For at studere forskydningsdeformationen af ​​gips, bruger dette arbejde også Herschel⁃bulkley (H⁃B) -modellen.

1.3 Vandopbevaringstest

Testprocedure Se GB/T28627⁃2012 Pudsning af gips. Under eksperimentet med temperatur som variablen blev gipsperioden forvarmet 1 timer på forhånd ved den tilsvarende temperatur i ovnen, og det blandede vand, der blev anvendt i eksperimentet blev forvarmet.

1,4 hydrodynamisk diameter test

Den hydrodynamiske diameter (D50) af HPMC Polymer Association i flydende fase blev målt under anvendelse af en dynamisk lysspredningspartikelanalysator (Malvern Zetasizer Nanozs90).

2. Resultater og diskussion

2.1 Rheologiske egenskaber ved HPMC -modificeret gips

Tilsyneladende viskositet er forholdet mellem forskydningsspænding og forskydningshastighed, der virker på en væske og er en parameter til at karakterisere strømmen af ​​ikke-Newtonian-væsker. Den tilsyneladende viskositet af det modificerede gipsopslæmning ændrede sig med indholdet af celluloseether under tre forskellige specifikationer (75000MPa · s, 100.000MPa · s og 200000MPa · s). Testtemperaturen var 20 ℃. Når forskydningshastigheden på rheometer er 14min-1, kan det konstateres, at viskositeten af ​​gipsopslæmning øges med stigningen i HPMC-inkorporering, og jo højere HPMC-viskositeten er, jo højere er viskositeten af ​​modificerede gipsopgaver være. Dette indikerer, at HPMC har åbenlyst fortykning og viskosificeringseffekt på gipslæmning. Gipsopslæmning og celluloseether er stoffer med en bestemt viskositet. I den modificerede gipsblanding adsorberes celluloseether på overfladen af ​​gipshydratiseringsprodukter, og netværket dannet af celluloseether og netværket dannet af gipsblandingen er sammenvævet, hvilket resulterer i "superpositionseffekt", hvilket markant forbedrer den samlede viskositet af Det modificerede gipsbaserede materiale.

Skæren ⁃ Stresskurver af Pure Gypsum (G⁃H) og modificeret gip (G⁃H) indsætter dopet med 75000MPa · S-HPMC, som udledt fra den reviderede Bingham (M⁃B) -model. Det kan konstateres, at med stigningen i forskydningshastigheden øges blandingen af ​​blandingen også. Plastviskositeten (ηp) og udbytte af forskydningsspænding (τ0) værdier af rent gip og HPMC -modificeret gips ved forskellige temperaturer opnås.

Fra plastviskositeten (ηp) og udbyttet af forskydningsspænding (τ0) værdier af rent gips og HPMC -modificeret gips ved forskellige temperaturer, kan det ses, at udbyttet af HPMC -modificerede gips vil falde kontinuerligt med stigningen i temperaturen og udbyttet og udbyttet Stress vil falde 33% ved 60 ℃ sammenlignet med 20 ℃. Ved at observere plastviskositetskurven kan det konstateres, at plastviskositeten af ​​modificerede gipsopslæmning også falder med stigningen i temperaturen. Imidlertid øges udbyttet af stress og plastviskositet af rent gipsopslæmning lidt med stigningen i temperaturen, hvilket indikerer, at ændringen af ​​reologiske parametre for HPMC -modificerede gipspil i processen med temperaturstigning er forårsaget af ændringen af ​​HPMC -egenskaber.

Udbyttet stressværdi af gipsopslæmning afspejler den maksimale forskydningsspændingsværdi, når opslæmningen modstår forskydningsdeformation. Jo større udbyttestressværdi, jo mere stabil kan gipsopslæmningen være. Den plastiske viskositet afspejler deformationshastigheden for gipsopslæmning. Jo større plastviskositeten er, jo længere er forskydningsdeformationstiden for opslæmning. Afslutningsvis falder de to reologiske parametre for HPMC -modificerede gipskølle åbenlyst med stigningen i temperaturen, og den fortykkende virkning af HPMC på gipsopslæmning er svækket.

Forskydningsdeformationen af ​​opslæmning henviser til forskydningsfortykning eller forskydningsfortyndende effekt, der reflekteres af gyllen, når den udsættes for forskydningskraft. Den forskydningsdeformationseffekt af gylle kan bedømmes ved hjælp af det pseudoplastiske indeks N opnået fra monteringskurven. Når n <1, viser gipsopslæmningen forskydningsfortynding, og forskydningsudtyndingsgraden af ​​gipsopslæmning bliver højere med faldet i n. Når n> 1, viste gipsopslæmningen forskydning af forskydning, og forskydningsudviklingsgraden af ​​gipsopslæmning steg med stigningen i n. Rheologiske kurver af HPMC -modificerede gipsopslæmning ved forskellige temperaturer baseret på Herschel⁃bulkley (H⁃B) modelmontering, og opnå således pseudoplastisk indeks N af HPMC modificeret gipspål.

I henhold til det pseudoplastiske indeks N af HPMC -modificeret gipskølelse er forskydningsdeformationen af ​​gipskålen blandet med HPMC forskydning, og N -værdien øges gradvist med stigningen i temperatur blive svækket til en vis grad, når den påvirkes af temperaturen.

Baseret på de tilsyneladende viskositetsændringer af det modificerede gipsopslæmning med forskydningshastighed beregnet ud fra forskydningsspændingsdata på 75000 MPa · HPMC ved forskellige temperaturer, kan det konstateres, at plastviskositeten af ​​det modificerede gipskølelse falder hurtigt med stigningen i forskydningshastigheden, som verificerer det passende resultat af H⁃B -modellen. De modificerede gipsopslæmning viste forskydningsfortyndende egenskaber. Med stigningen i temperaturen falder blandingens tilsyneladende viskositet til en vis grad med lav forskydningshastighed, hvilket indikerer, at forskydningsfortyndingseffekten af ​​det modificerede gipspil er svækket.

I den faktiske brug af gipsputtet kræves det let at deformere gipspartøj Et vist omfang, som ikke er befordrende for konstruktionen af ​​gipsmaterialer. Viskositeten af ​​HPMC er en af ​​de vigtige parametre, og også hovedårsagen til, at den spiller rollen som fortykning for at forbedre de variable egenskaber ved blandingsstrøm. Celluloseether i sig selv har egenskaberne ved varm gel, viskositeten af ​​dens vandige opløsning falder gradvist, når temperaturen øges, og hvid gel udfælder, når de når geleringstemperaturen. Ændringen af ​​reologiske parametre for celluloseether modificeret gips med temperatur er tæt knyttet til ændringen af ​​viskositet, fordi fortykningseffekten er resultatet af superpositionen af ​​celluloseether og blandet opslæmning. I praktisk teknik bør virkningen af ​​miljøtemperatur på HPMC -ydeevne overvejes. For eksempel skal temperaturen på råmaterialer kontrolleres i høj temperatur om sommeren for at undgå den dårlige arbejdspræstation af modificeret gips forårsaget af høj temperatur.

2.2 Vandopbevaring afHPMC modificeret gips

Vandretentionen af ​​gipsopslæmning modificeret med tre forskellige specifikationer for celluloseether ændres med doseringskurven. Med stigningen i HPMC -dosering forbedres vandopbevaringshastigheden for gipsopslæmning markant, og stigningstrenden bliver stabil, når HPMC -doseringen når 0,3%. Endelig er vandopbevaringshastigheden for gipsopslæmning stabil ved 90% ~ 95%. Dette indikerer, at HPMC har åbenlyst vandoplivningseffekt på stenpastapasta, men vandaflydningseffekten forbedres ikke signifikant, når doseringen fortsætter med at stige. Tre specifikationer for forskel på HPMC -vandopbevaring er ikke stor, for eksempel når indholdet er 0,3%, er vandopbevaringsgrad 5%, standardafvigelsen er 2,2. HPMC med den højeste viskositet er ikke den højeste vandopbevaringshastighed, og HPMC med den laveste viskositet er ikke den laveste vandopbevaringsgrad. Sammenlignet med rent gips, forbedres imidlertid vandopbevaringshastigheden for de tre HPMC for gipsopslæmning markant, og vandopbevaringshastigheden for det modificerede gips i 0,3% indholdet øges med 95%, 106%, 97% sammenlignet med den blank kontrolgruppe. Celluloseether kan naturligvis forbedre vandopbevaring af gipsopslæmning. Med stigningen i HPMC -indhold når vandopbevaringshastigheden for HPMC -modificerede gipspil med forskellig viskositet gradvist mætningspunktet. 10000MPa · SHPMC nåede mætningspunktet ved 0,3%, 75000MPa · s og 20000MPa · S HPMC nåede mætningspunktet på 0,2%. Resultaterne viser, at vandopbevaring på 75000MPa · S HPMC -modificerede gipskyvninger med temperatur under forskellig dosering. Med faldet i temperaturen falder vandopbevaringshastigheden for HPMC -modificeret gips gradvist, mens vandopbevaringshastigheden for rent gips grundlæggende forbliver uændret, hvilket indikerer, at stigningen i temperaturen svækker vandretentionseffekten af ​​HPMC på gips. Vandretentionshastigheden for HPMC faldt med 31,5%, når temperaturen steg fra 20 ℃ til 40 ℃. Når temperaturen stiger fra 40 ℃ til 60 ℃, er vandopbevaringshastigheden for HPMC -modificerede gipsum stort set den samme som for rent gips, hvilket indikerer, at HPMC har mistet effekten af ​​at forbedre vandopbevaring af gips på dette tidspunkt. Jian Jian og Wang Peiming foreslog, at celluloseether i sig selv har et termisk gelfænomen, temperaturændring vil føre til ændringer i viskositeten, morfologien og adsorptionen af ​​celluloseether, hvilket vil føre til ændringer i udførelsen af ​​gylleblanding. Bulichen fandt også, at den dynamiske viskositet af cementopløsninger indeholdende HPMC faldt med stigende temperatur.

Ændringen af ​​vandopbevaring af blandingen forårsaget af stigningen i temperaturen skal kombineres med mekanismen for celluloseether. Bulichen forklarede den mekanisme, hvormed celluloseether kan bevare vand i cement. I cementbaserede systemer forbedrer HPMC vandopbevaringshastigheden for opslæmning ved at reducere permeabiliteten af ​​"filterkagen" dannet af cementeringssystemet. En bestemt koncentration af HPMC i den flydende fase vil danne flere hundrede nanometre til et par mikron kolloidel tilknytning, dette har et vist volumen af ​​polymerstruktur kan effektivt tilslutte vandtransmissionskanalen i blandingen, reducere permeabiliteten af ​​"filterkage", for at opnå effektiv vandopbevaring. Bulichen viste også, at HPMC'er i gips udviser den samme mekanisme. Derfor kan undersøgelsen af ​​den hydromekaniske diameter af forbindelsen dannet af HPMC i væskefasen forklare virkningen af ​​HPMC på vandopbevaring af gips.

2.3 Hydrodynamisk diameter af HPMC Colloid Association

Partikelfordelingskurver med forskellige koncentrationer på 75000MPa · S HPMC i flydende fase og partikelfordelingskurver af tre specifikationer for HPMC i flydende fase i koncentrationen på 0,6%. Det kan ses fra partikelfordelingskurven for HPMC af tre specifikationer i den flydende fase, når koncentrationen er 0,6%, at med stigningen i HPMC -koncentration stiger partikelstørrelsen af ​​de tilknyttede forbindelser dannet i væskefasen også. Når koncentrationen er lav, er partiklerne dannet af HPMC -aggregering små, og kun en lille del af HPMC -aggregatet til partikler på ca. 100 nm. Når HPMC -koncentration er 1%, er der et stort antal kolloidale forbindelser med en hydrodynamisk diameter på ca. 300NM, hvilket er et vigtigt tegn på molekylær overlapning. Denne "store volumen" -polymerisationsstruktur kan effektivt blokere vandoverførselskanalen i blandingen, reducere "permeabiliteten af ​​kagen", og den tilsvarende vandopbevaring af gipsblanding ved denne koncentration er også større end 90%. De hydromekaniske diametre af HPMC med forskellige viskositeter i flydende fase er dybest set de samme, hvilket forklarer den lignende vandopbevaringshastighed af HPMC -modificerede gipsopslæmning med forskellige viskositeter.

Partikelstørrelsesfordelingskurver på 75000MPa · S HPMC med 1% koncentration ved forskellige temperaturer. Med stigningen i temperaturen kan nedbrydningen af ​​HPMC -kolloidal forening åbenbart findes. Ved 40 ℃ forsvandt det store volumen på 300nm forening fuldstændigt og dekomponeret til små volumenpartikler på 15nm. Med den yderligere stigning i temperaturen bliver HPMC mindre partikler, og vandopbevaring af gipsopslæmning er helt tabt.

Fænomenet HPMC -egenskaber, der ændrer sig med stigningen i temperaturen, er også kendt som varme gelegenskaber, det eksisterende almindelige synspunkt er, at HPMC -makromoler ved en lav koncentration ved en lav koncentration først er spredt i vand for at opløse opløsning. . Når temperaturen stiger, er hydratiseringen af ​​HPMC svækket, vandet mellem kæderne udledes gradvist, de store tilknytningsforbindelser spredes gradvist i små partikler, opløsningens viskositet falder, og den tredimensionelle netværksstruktur dannes, når gelationen Temperaturen nås, og den hvide gel udfældes.

Bodvik fandt, at mikrostruktur- og adsorptionsegenskaber af HPMC i flydende fase blev ændret. Kombineret med Bulichens teori om HPMC -kolloidal forening, der blokerede gyllevandstransportkanal, blev det konkluderet, at stigningen i temperaturen førte til opløsning af HPMC -kolloidal forening, hvilket resulterede i faldet i vandopbevaring af modificeret gips.

3. konklusion

(1) Celluloseether i sig selv har høj viskositet og "overlejret" effekt med gipslæmning og spiller en åbenlys fortykningseffekt. Ved stuetemperatur bliver fortykningseffekten mere åbenlyst med stigningen i viskositet og dosering af celluloseether. Med stigningen i temperaturen falder imidlertid viskositeten af ​​celluloseether, dens fortykningseffekt svækkes, udbyttets forskydningsspænding og plastviskositet af gipsmix falder, pseudoplasticiteten svækkes, og konstruktionsegenskaben bliver værre.

(2) Celluloseether forbedrede vandopbevaring af gips, men med stigningen i temperaturen faldt vandopbevaring af modificeret gips også markant markant, selv ved 60 ℃ mister virkningen af ​​vandopbevaring fuldstændigt. Vandretentionshastigheden for gipsopslæmning blev markant forbedret af celluloseether, og vandopbevaringshastigheden for HPMC -modificerede gipsopslæmning med forskellig viskositet nåede gradvist mætningspunkt med stigningen i doseringen. Gipsopbevaring er generelt proportional med viskositeten af ​​celluloseether, ved høj viskositet har ringe virkning.

(3) De interne faktorer, der ændrer vandopbevaring af celluloseether med temperatur, er tæt knyttet til den mikroskopiske morfologi af celluloseether i flydende fase. Ved en bestemt koncentration har celluloseether en tendens til at samle sig for at danne store kolloidale foreninger, hvilket blokerer vandtransportkanalen i gipsblandingen for at opnå høj vandopbevaring. Imidlertid med stigningen i temperaturen på grund af den termiske geleringsegenskab for selve celluloseether, redisperserer den tidligere dannede store kolloidforening, hvilket fører til tilbagegang af vandopbevaringspræstation.