Ei -ioninen selluloosaeetteri polymeerisemenissä

Polymeerisementin välttämättömänä lisäaineena ei -ioninen selluloosaeetteri on saanut laajaa huomiota ja tutkimusta. Kotona ja ulkomaille tarkoitetun kirjallisuuden perusteella ei-ionisen selluloosaeetterin modifioidun sementtilaastin lakia ja mekanismia keskusteltiin tyyppien tyyppien ja ei-ionisen selluloosaeetterin valinnasta, sen vaikutuksesta polymeerisementin fysikaalisiin ominaisuuksiin, Sen vaikutus mikromorfologiaan ja mekaanisiin ominaisuuksiin ja nykyisen tutkimuksen puutteet esitettiin. Tämä työ edistää selluloosaeetterin käyttöä polymeerisementtiin.

Avainsanat: ei -ioninen selluloosaeetteri, polymeerisementti, fysikaaliset ominaisuudet, mekaaniset ominaisuudet, mikrorakenne

1. Yleiskatsaus

Rakennusteollisuuden polymeerisementin kasvavien kysynnän ja suorituskykyvaatimusten myötä lisäaineiden lisäämisestä sen modifiointiin on tullut tutkimuspiste, joista selluloosaneetteriä on käytetty laajasti, koska se on vaikutusta sementtilaastin vedenpidätyskykyyn, sakeutumiseen, hidastumiseen, ilmaa, ilmaa, ilmaa ja niin edelleen. Tässä artikkelissa kuvataan selluloosaeetterin tyypit, vaikutukset polymeerisementin fysikaalisiin ja mekaanisiin ominaisuuksiin ja polymeerisementin mikromorfologiaan, mikä tarjoaa teoreettisen referenssin selluloosaeetterin levittämiseen polymeerisementtiin.

2. ionisen selluloosaeetterin tyypit

Selluloosaeetteri on eräänlainen polymeeriyhdiste, jonka eetterirakenne on valmistettu selluloosasta. Selluloosaeetteriä on monenlaisia, jolla on suuri vaikutus sementtipohjaisten materiaalien ominaisuuksiin ja jota on vaikea valita. Substituenttien kemiallisen rakenteen mukaan ne voidaan jakaa anionisiin, kationisiin ja ei -ionisiin eettereihin. H: n, CH3: n, C2H5: n, (CH2CH20) NH: n, [CH2CH (CH3) 0] NH ja muut ei-disosioble-ryhmät, ei-ioninen selluloosaeetteri, jolla on eniten käytetty eniten sementtiä, tyypilliset edustajat ovat metyyliselluloosaeetteriä, hydroksipropyylimetyyli Selluloosaeetteri, hydroksietyylimetyyliselluloosaeetteri, hydroksietyyliselluloosaeetteri ja niin edelleen. Erityyppisillä selluloosan eettereillä on erilaisia ​​vaikutuksia sementin asetusaikaan. Aikaisempien kirjallisuusraporttien mukaan HEC: llä on vahvin sementin hidastumiskyky, jota seuraa HPMC ja HEMC, ja MC: llä on pahin. Samanlaisen selluloosaeetterin, molekyylipainon tai viskositeetin, metyyli-, hydroksietyyli-, hydroksipropyylipitoisuuden kanssa ovat erilaisia, sen hidastumisvaikutus on myös erilainen. Yleisesti ottaen, mitä suurempi viskositeetti ja mitä suurempi ei-discociable-ryhmien pitoisuus on, sitä huonompi viivekyky on. Siksi kaupallisen laastin hyytymisen vaatimusten mukaan todellisessa tuotantoprosessissa voidaan valita selluloosaeetterin asianmukainen funktionaalinen ryhmäpitoisuus. Tai selluloosaeetterin tuotannossa samanaikaisesti säädä funktionaalisten ryhmien sisältöä, saa sen täyttämään eri laastin vaatimukset.

3、Ei -ionisen selluloosaeetterin vaikutus polymeerisementin fysikaalisiin ominaisuuksiin

3.1 Hidas hyytyminen

Sementin nesteytyksen kovettumisajan pidentämiseksi siten, että äskettäin sekoitettu laasti on pitkään pysyä muovina Ioninen selluloosaeetteri on sopiva polymeerisementtiin on yleinen hidastin.

Ei -ionisen selluloosaeetterin hidastavaan vaikutukseen sementtiin vaikuttavat pääasiassa sen oman tyypin, viskositeetin, annoksen, sementtimineraalien erilaiseen koostumukseen ja muihin tekijöihin. Pourchez J et ai. osoittivat, että mitä suurempi selluloosaeetterin metylaation aste, sitä huonompi hidastava vaikutus, kun taas selluloosaeetterin ja hydroksipropoksipitoisuuden molekyylipainolla oli heikko vaikutus sementin hydraation hidastumiseen. Viskositeetin ja seoksen määrän lisääntyessä ei-ionista selluloosaeetteriä sementtipartikkelien pinnalla oleva adsorptiokerros sakeutuu ja sementin alku- ja lopullinen asetusaika pidennetään, ja hidastava vaikutus on ilmeisempi. Tutkimukset ovat osoittaneet, että sementin lietteiden varhainen lämmön vapautuminen erilaisella HEMC -pitoisuudella on noin 15% alhaisempi kuin puhtaiden sementtien lietteiden, mutta myöhemmässä kosteusprosessissa ei ole merkittävää eroa. Singh Nk et ai. osoitti, että HEC: n seosin määrän lisääntyessä modifioidun sementtilaastin hydraatiolämmön vapautuminen osoitti suuntauksen ensin kasvavan ja sitten vähenevän, ja HEC -pitoisuus saavutettaessa maksimaalista nesteytyksen lämmön vapautumista liittyi kovetusikään.

Lisäksi havaitaan, että ei -ionisen selluloosaeetterin hidastava vaikutus liittyy läheisesti sementin koostumukseen. Peschard et ai. havaitsi, että mitä alhaisempi trikalsiumaluminaatin (C3a) pitoisuus on sementti, sitä selvempi selluloosaeetterin hidastumisvaikutus. Schmitz L et ai. uskoi, että tämä aiheutti selluloosaeetterin eri tavoista tricalcium -silikaatin (C3S) ja trikalsiumaluminaatin (C3A) hydraatiokinetiikkaan. Selluloosaeetteri voisi vähentää reaktionopeutta C3S: n kiihtyvyysjaksolla, kun taas C3A: n kohdalla se voi pidentää induktiojaksoa ja lopulta viivästyttää laastin kiinteytymis- ja kovettumisprosessia.

Ei-ionisen selluloosaeetterin mekanismista on erilaisia ​​mielipiteitä sementtien hydraation viivästymisen mekanismista. Silva et ai. Liu uskoi, että selluloosaeetterin käyttöönotto aiheuttaisi huokosliuoksen viskositeetin lisääntymiseen, estäen siten ionien liikkumisen ja tiivistymisen viivästymisen. Kuitenkin Pourchez et ai. uskoi, että selluloosaeetterin viiveen ja sementtien lietteen viskositeetin välillä oli ilmeinen suhde. Toinen teoria on, että selluloosaeetterin hidastava vaikutus liittyy läheisesti alkalin hajoamiseen. Polysakkaridit yleensä hajoavat helposti tuottamaan hydroksyylikarboksyylihappoa, mikä voi viivästyttää sementin hydraatiota alkalisissa olosuhteissa. Tutkimuksissa on kuitenkin havaittu, että selluloosaeetteri on erittäin stabiili emäksisissä olosuhteissa ja vain hajoaa ja hajoamisella on vähän vaikutusta sementin hydraation viivästymiseen. Tällä hetkellä johdonmukaisempi näkemys on, että hidastava vaikutus johtuu pääasiassa adsorptiosta. Erityisesti selluloosaeetterin molekyylin pinnalla oleva hydroksyyliryhmä on hapan, Ca (0H) hydraatiosementtijärjestelmässä ja muut mineraalifaasit ovat alkalisia. Vety -sidoksen, kompleksoinnin ja hydrofobisten, happamien selluloosaeetterimolekyylien synergistisen vaikutuksen alaisena adsorboituu alkalisten sementtihiukkasten ja hydraatiotuotteiden pinnalle. Lisäksi sen pinnalle muodostuu ohutkalvo, joka estää näiden mineraalifaasikiteiden ytimien lisäkasvua ja viivästyy sementin nesteytystä ja asetusta. Mitä vahvempi adsorptiokyky sementtien hydraatiotuotteiden ja selluloosaeetterin välillä, sitä selvempi sementin nesteviiveellä. Toisaalta steerisen esteen koolla on ratkaiseva rooli adsorptiokykyyn, kuten hydroksyyliryhmän pieneen steeriseen esteeseen, sen voimakkaan happamuuden, adsorptio on myös vahva. Toisaalta adsorptiokyky riippuu myös sementin nesteytystuotteiden koostumuksesta. Pourchez et ai. havaitsi, että selluloosaeetteri adsorboituu helposti hydraatiotuotteiden, kuten CA (0H) 2, CSH -geelin ja kalsiumaluminaattihydraatin, pintaan, mutta ettringiitti- ja hydratoimattoman vaiheen adsorboituminen ei ole helppoa. Mullertin tutkimus osoitti myös, että selluloosaeetterillä oli vahva adsorptio C3S: lle ja sen nesteytymistuotteille, joten silikaattifaasin hydraatio viivästyi merkittävästi. Ettringiitin adsorptio oli alhainen, mutta ettringiitin muodostuminen viivästyi merkittävästi. Tämä johtui siitä, että liuoksen CA2+ -tasapaino vaikutti ettringiitin muodostumisen viivästymiseen, mikä oli selluloosaeetterin viiveen jatkaminen silikaattihydraatiossa.

3.2 Veden säilyttäminen

Toinen tärkeä selluloosaeetterin modifikaatiovaikutus sementtilaastissa on näkyä vettä pidättävänä aineena, joka voi estää märän laastin kosteutta haihtumasta ennenaikaisesti tai absorboi pohja ja viivästyttää sementin nesteytystä pidentäen samalla toiminta-aikaa Märkä laasti, jotta varmistetaan, että ohut laasti voidaan kammata, rapattu laasti voidaan levittää ja helppo absorboida laastia ei tarvitse olla esihulloa.

Selluloosaeetterin veden pidätyskapasiteetti liittyy läheisesti sen viskositeettiin, annokseen, tyyppiin ja ympäristön lämpötilaan. Muut olosuhteet ovat samat, mitä suurempi selluloosaeetterin viskositeetti, sitä parempi vedenpidätysvaikutus, pieni määrä selluloosaeetteriä voi saada vedenpidätysasteen laastinopeuden parantumaan huomattavasti; Saman selluloosaeetterin kohdalla mitä suurempi määrä on lisätty, sitä suurempi vedenpidätysaste modifioidun laasti, mutta on optimaalinen arvo, jonka yli vedenpidätysaste kasvaa hitaasti. Erityyppisille selluloosaeetterille on myös eroja vedenpidätyksessä, kuten HPMC samoissa olosuhteissa kuin MC Better Water Retentio. Lisäksi selluloosaeetterin vedenpidätyskyky vähenee ympäristön lämpötilan noustessa.

Yleisesti uskotaan, että syy siihen, miksi selluloosaeetterissä on vedenpidätyskyky, johtuu pääasiassa molekyylin 0H: sta ja eetterisidoksen 0 -atomi liittyy vesimolekyyleihin vety sidoksen syntetisoimiseksi, niin että vapaa vesi sitoutuu sitoutumiseen Vesi, jotta vedenpidätyksessä on hyvä rooli; Uskotaan myös, että selluloosaeetteri -makromolekyyliketjulla on rajoittava rooli vesimolekyylien diffuusiossa veden haihdutuksen tehokkaaseen hallitsemiseksi korkean vedenpidätyksen saavuttamiseksi; Pourchez J väitti, että selluloosaeetteri saavutti vedenpidätysvaikutuksen parantamalla äskettäin sekoitetun sementtilietteen reologisia ominaisuuksia, huokoisen verkon rakennetta ja selluloosaeetterikalvon muodostumista, joka esti veden diffuusiota. Laetitia P et ai. Usko myös, että laastin reologinen ominaisuus on avaintekijä, mutta uskoo myös, että viskositeetti ei ole ainoa tekijä, joka määrittää laastin erinomaisen vedenpidätyskyvyn. On syytä huomata, että vaikka selluloosaeetterillä on hyvä vedenpidätyskyky, mutta sen modifioitu kovettunut sementtisen laastin veden imeytyminen vähenee, syy on se, että selluloosaeetteri laastikalvossa ja laastissa suuri määrä pieniä suljettuja huokosia, estäminen, estäminen Kapillaarin sisällä oleva laasti.

3,3 paksuneminen

Laastin johdonmukaisuus on yksi tärkeimmistä indekseistä sen työsuorituskyvyn mittaamiseksi. Selluloosaeetteri otetaan usein käyttöön johdonmukaisuuden lisäämiseksi. ”Johdonmukaisuus” edustaa vasta sekoitettujen laastin kykyä virtata ja muodonmuutos painovoiman tai ulkoisten voimien vaikutuksesta. Kaksi ominaisuutta paksuuntumis- ja vedenpidätyskykyä täydentävät toisiaan. Sopivan määrän selluloosaeetterin lisääminen ei vain paranna laastin vedenpidätyskykyä, varmistaa sujuva rakenne, vaan myös lisätä laastin johdonmukaisuutta, lisää merkittävästi sementin dispersiokykyä, parantaa laastin ja matriisin välistä sidoksen suorituskykyä ja matriisin ja matriisin välillä ja Vähennä laastin roikkuva ilmiö.

Selluloosaeetterin paksuuntumisvaikutus johtuu pääasiassa omasta viskositeetistaan, mitä suurempi viskositeetti, sitä parempi sakeutuva vaikutus, mutta jos viskositeetti on liian suuri, se vähentää laastin sujuvuutta, mikä vaikuttaa rakenteeseen. Viskositeetin muutokseen vaikuttavat tekijät, kuten molekyylipaino (tai polymeroinnin aste) ja selluloosaeetterin pitoisuus, liuoksen lämpötila, leikkausnopeus, vaikuttavat lopulliseen sakeutumisvaikutukseen.

Selluloosaeetterin sakeutumismekanismi johtuu pääasiassa nesteytyksestä ja takertumisesta molekyylien välillä. Toisaalta selluloosaeetterin polymeeriketju on helppo muodostaa vety sidos veteen vedessä, vety sidos tekee siitä korkean nesteytyksen; Toisaalta, kun selluloosaeetteri lisätään laastiin, se absorboi paljon vettä, niin että sen omaa tilavuutta laajenee huomattavasti, vähentäen hiukkasten vapaata tilaa, samanaikaisesti selluloosaeetterimolekyyliketjut kietoutuvat toisiinsa Kolmiulotteisen verkkorakenteen muodostamiseksi ympäröi laastipartikkelit, joissa ei vapaata virtausta. Toisin sanoen näiden kahden toiminnan puitteissa järjestelmän viskositeetti paranee, mikä saavuttaa halutun paksuuntumisvaikutuksen.

4. Ei -ionisen selluloosaeetterin vaikutus polymeerisementin morfologiaan ja huokosrakenteeseen

Kuten yllä olevasta voidaan nähdä, ei-ionisella selluloosaeetterillä on elintärkeä rooli polymeerisemenissä, ja sen lisäys vaikuttaa varmasti koko sementtisen laastin mikrorakenteeseen. Tulokset osoittavat, että ei-ioninen selluloosaeetteri lisää yleensä sementtilaastin huokoisuutta ja 3Nm ~ 350UM: n koon huokosten lukumäärää kasvaa, joiden joukossa huokosten lukumäärä välillä 100 nm ~ 500 nm kasvaa eniten. Vaikutus sementtilaastin huokosrakenteeseen liittyy läheisesti lisätyn ei-ionisen selluloosaeetterin tyyppiin ja viskositeettiin. Ou Zhihua et ai. uskoi, että kun viskositeetti on sama, HEC: n muokkaama sementtilaastin huokoisuus on pienempi kuin HPMC: n ja MC: n lisätty modifioijiksi. Saman selluloosaeetterin suhteen, mitä pienempi viskositeetti, sitä pienempi modifioidun sementtisaastin huokoisuus. Tutkimalla HPMC: n vaikutusta vaahdotetun sementtieristyslautakunnan aukkoon, Wang Yanru et ai. havaitsi, että HPMC: n lisääminen ei muuta merkittävästi huokoisuutta, mutta voi vähentää merkittävästi aukkoa. Zhang Guodian et ai. havaitsi, että mitä suurempi HEMC -pitoisuus, sitä ilmeisempi vaikutus sementtilietteen huokosrakenteeseen. HEMC: n lisääminen voi lisätä merkittävästi huokoisuutta, huokosten kokonaistilavuutta ja sementtilietteen keskimääräistä huokossädettä, mutta huokosen spesifinen pinta -ala laskee ja suurten yli 50 nm: n halkaisijan suurten kapillaarien huokosten lukumäärä kasvaa merkittävästi, ja tuotetut huokoset ovat pääasiassa suljettuja huokosia.

Analysoitiin ei -ionisen selluloosaeetterin vaikutus sementtilietteen huokosrakenteen muodostumisprosessiin. Todettiin, että selluloosaeetterin lisääminen muutti pääasiassa nestefaasin ominaisuuksia. Toisaalta nestemäisen faasin pintajännitys pienenee, mikä tekee sementtilaastin kuplien muodostamisen helpoksi ja hidastaa nestemäistä faasin tyhjennystä ja kuplia diffuusiota, niin että pieniä kuplia on vaikea kerätä suuriin kuplia ja purkautumista, joten äänestys on lisääntynyt huomattavasti; Toisaalta nestemäisen faasin viskositeetti kasvaa, mikä myös estää viemäröintia, kuplan diffuusiota ja kuplan sulautumista ja parantaa kykyä vakauttaa kuplia. Siksi voidaan saavuttaa selluloosaeetterin vaikutusmuoto sementtilaastin huokoskokojakaumaan: Yli 100 nm huokoskoko -alueella kuplat voidaan tuoda vähentämällä nestemäisen faasin pintajännitystä ja kuplan diffuusio voidaan estää mukaan nesteen viskositeetin lisääminen; 30 nm ~ 60 nm: n alueella alueen huokosten lukumäärään voi vaikuttaa pienempien kuplien sulautumisen estäminen.

5. Ei -ionisen selluloosaeetterin vaikutus polymeerisementin mekaanisiin ominaisuuksiin

Polymeerisementin mekaaniset ominaisuudet liittyvät läheisesti sen morfologiaan. Lisäämällä ei -ioninen selluloosaeetteri, huokoisuus kasvaa, jolla on varmasti haitallinen vaikutus sen lujuuteen, erityisesti puristuslujuuteen ja taivutuslujuuteen. Sementtilaastin puristuslujuuden vähentäminen on merkittävästi suurempi kuin taivutuslujuus. Ou Zhihua et ai. tutkittiin erityyppisten ei-ionisten selluloosaeetterin vaikutusta sementtisaastin mekaanisiin ominaisuuksiin ja havaitsi, että selluloosaeetterin modifioidun sementtilaastin lujuus oli alhaisempi kuin puhtaan sementtisuojan laastin ja alhaisin 28D-puristuslujuus oli vain 44,3% puhdasta sementtilietteistä. HPMC-, HEMC- ja MC -selluloosaeetterin puristuslujuus ja taivutuslujuus ovat samanlaisia, kun taas HEC: n modifioidun sementtilietteen puristuslujuus ja taivutuslujuus kussakin iässä ovat huomattavasti korkeammat. Tämä liittyy läheisesti niiden viskositeettiin tai molekyylipainoon, mitä suurempi selluloosaeetterin viskositeetti tai molekyylipaino tai mitä suurempi pinta -aktiivisuus, sitä pienempi sen modifioidun sementtisuojuksen voimakkuus.

On kuitenkin myös osoitettu, että ei -ioninen selluloosaeetteri voi parantaa sementtilaastin vetolujuutta, joustavuutta ja koheestetta. Huang Liangen et ai. havaitsi, että toisin kuin puristuslujuuden muutoslaki, lietteen leikkauslujuus ja vetolujuus lisääntyivät selluloosaeetterin pitoisuuden lisääntyessä sementtilaastissa. Syyn analyysi selluloosaeetterin ja polymeeriemulsion lisäämisen jälkeen yhdessä suuren määrän tiheän polymeerikalvon muodostamiseksi parantavat huomattavasti lietteen joustavuutta ja sementtien hydraatiotuotteita, hylättyjä sementtiä, täyteaineita ja muita tätä kalvoa täytettyä materiaalia , pinnoitusjärjestelmän vetolujuuden varmistamiseksi.

Ei-ionisen selluloosaeetterin modifioidun polymeerisementin suorituskyvyn parantamiseksi parantaa sementtilaastin fysikaalisia ominaisuuksia samaan aikaan, ei vähennä merkittävästi sen mekaanisia ominaisuuksia, tavanomainen käytäntö on sovittaa selluloosan eetteri ja muut sekoitukset, lisättyihin lisättyihin sementtilaasti. Li Tao-Wen et ai. havaitsi, että selluloosaeetteristä ja polymeeriliiikkajauheesta koostuva komposiittiaditti ei vain parantanut lievästi laastin taivutuslujuutta ja puristuslujuutta, joten sementtisuojamisen yhtenäisyys ja viskositeetti sopivat paremmin päällystysrakenteeseen, mutta myös merkittävästi veden retentiota koskevan vedenpidätyskykyyn laastin kapasiteetti verrattuna yksittäiseen selluloosaeetteriin. Xu Qi et ai. Lisätty kuonan jauhe, veden vähentävä aine ja HEMC, ja havaitsi, että veden vähentävä aine ja mineraalijauhe voivat lisätä laastin tiheyttä, vähentää reikien lukumäärää laastin voimakkuuden ja elastisen moduulin parantamiseksi. HEMC voi lisätä laastin vetolujuuden lujuutta, mutta se ei ole hyvä laastin puristuslujuudelle ja joustavalle moduulille. Yang Xiaojie et ai. havaitsi, että sementtilaastin muovin kutistumisen halkeaminen voidaan vähentää merkittävästi HEMC: n ja PP -kuidun sekoittamisen jälkeen.

6. Johtopäätös

Ei -ionisella selluloosaeetterillä on tärkeä rooli polymeerisemenissä, mikä voi merkittävästi parantaa fysikaalisia ominaisuuksia (mukaan lukien hidastaminen, vedenpidätys, sakeuttaminen), mikroskooppinen morfologia ja sementtisuojameknologiset ominaisuudet. Sementtipohjaisten materiaalien modifioinnista selluloosaeetterillä on tehty paljon työtä, mutta on vielä joitain ongelmia, jotka tarvitsevat lisätutkimuksia. Esimerkiksi käytännön suunnittelusovelluksissa reologiaan, muodonmuutosominaisuuksiin, modifioidun sementtipohjaisten materiaalien kestävyyteen, muodonmuutosominaisuuksiin, tilavuuden stabiilisuuteen ja kestävyyteen ei ole kiinnitetty vähän huomiota, eikä säännöllistä vastaavaa suhdetta ole muodostettu lisättyyn selluloosaeetteriin. Selluloosaeetteripolymeerin ja sementtien hydraatiotuotteiden migraatiomekanismin tutkimus hydraatioreaktiossa on edelleen riittämätön. Selluloosaeetteristä koostuvien yhdistelmäaineiden toimintaprosessi ja mekanismi eivät ole riittävän selviä. Selluloosaeetterin ja epäorgaanisten vahvistettujen materiaalien, kuten lasikuitun, yhdistelmälisäystä ei ole täydennetty. Kaikki nämä ovat tulevaisuuden tutkimuksen painopisteet teoreettisen ohjauksen tarjoamiseksi polymeerisementin suorituskyvyn parantamiseksi edelleen.