Utjecaj temperature okoline na obradivost gipsuma modificiranog etera celuloze

Učinkovitost modificiranog gipsa celuloze na različitim temperaturama okoline je vrlo različita, ali njegov mehanizam nije jasan. Proučavani su učinci celuloznog etera na reološke parametre i zadržavanje vode gipsuma na različitim temperaturama okoline. Hidrodinamički promjer celuloznog etera u tekućoj fazi izmjeren je dinamičkom metodom raspršivanja svjetlosti, a mehanizam utjecaja je istražen. Rezultati pokazuju da celulozni eter ima dobar učinak za stavljanje vode i zadebljanja na gips. S povećanjem sadržaja etera celuloze, viskoznost suspenzije raste i povećava se kapacitet zadržavanja vode. Međutim, s povećanjem temperature, kapacitet zadržavanja vode modificirane gypsum suspenzije smanjuje se do određene mjere, a reološki parametri se također mijenjaju. S obzirom na to da povezanost koloida od celuloznog etera može postići zadržavanje vode blokirajući kanal transporta vode, porast temperature može dovesti do raspada asocijacije velikog volumena proizvedenog celuloznim eterom, smanjujući na taj način zadržavanje vode i radne performanse modificiranog gipsuma.

Ključne riječi:gips; Celulozni eter; Temperatura; Zadržavanje vode; reologija

0. Uvod

Gips, kao vrsta ekološki prihvatljivog materijala s dobrim konstrukcijama i fizičkim svojstvima, široko se koristi u projektima ukrašavanja. U primjeni materijala na bazi gipsa, obično se dodaje sredstvo za zadržavanje vode radi izmjene suspenzije kako bi se spriječilo gubitak vode u procesu hidratacije i otvrdnjavanja. Celulozni eter je trenutno najčešće sredstvo za zadržavanje vode. Budući da će ionski CE reagirati s CA2+, često koristiti neionski CE, poput: hidroksipropil metil celuloznog etera, hidroksietil metil celuloznog etera i metil celuloznog etera. Važno je proučiti svojstva gipsa modificiranog celuloze za bolju primjenu gipsa u inženjerstvu za ukrašavanje.

Celulozni eter je visoki molekularni spoj nastao reakcijom alkalne celuloze i eterifikacijskog sredstva pod određenim uvjetima. Neionski celulozni eter koji se koristi u građevinskom inženjerstvu ima dobru disperziju, zadržavanje vode, efekt vezanja i zadebljanja. Dodavanje celuloznog etera ima vrlo očigledan učinak na zadržavanje vode od gipsa, ali savijanje i čvrstoća tlaka od gipsa očvrsnog tijela također se lagano smanjuju s povećanjem količine dodavanja. To je zato što celulozni eter ima određeni učinak unosa zraka, koji će uvesti mjehuriće u procesu miješanja suspenzije, smanjujući na taj način mehanička svojstva očvrsnog tijela. Istodobno, previše celuloznog etera učinit će gipsum miksom previše ljepljivim, što će rezultirati njegovim građevinskim performansama.

Proces hidratacije gipsuma može se podijeliti u četiri koraka: otapanje kalcijevog sulfata hemihidrata, kristalizacija nukleacija dihidrata kalcijevog sulfata, rast kristalnog jezgara i stvaranje kristalne strukture. U procesu hidratacije gips -a, hidrofilna funkcionalna skupina adsorbiranja celuloznog etera na površini čestica gipsa popravit će dio molekula vode, odgađajući proces nukleacije hidratacije gipsama i proširujući vrijeme postavljanja gipsuma. Promatranjem SEM -a, MROZ je otkrio da je, iako je prisutnost etera celuloze odgodila rast kristala, ali povećala preklapanje i agregaciju kristala.

Celulozni eter sadrži hidrofilne skupine tako da ima određenu hidrofilnost, polimerni dugi lanac međusobno međusobno povezujući tako da ima visoku viskoznost, interakcija dviju čini da celuloza ima dobar učinak zadebljanja vode na mješavinu gipsuma. Bulichen je objasnio mehanizam zadržavanja vode celuloznog etera u cementu. Pri niskom miješanju, celulozni eter adsorb na cementu za intramolekularnu apsorpciju vode i popraćen oticanjem kako bi se postigla zadržavanje vode. U ovom trenutku zadržavanje vode je loše. Visoka doza, celulozni eter formirat će stotine nanometara do nekoliko mikrona koloidnog polimera, učinkovito blokirajući sustav gela u rupi, kako bi se postiglo učinkovito zadržavanje vode. Mehanizam djelovanja celuloznog etera u gipsumu isti je kao i u cementu, ali veća koncentracija SO42 u fluidnoj fazi gipsum gripe oslabit će učinak celuloze koji je pokrenuo vodu.

Na temelju gornjeg sadržaja, može se utvrditi da se trenutačno istraživanje modificiranog gipsuma celuloze uglavnom fokusira na proces hidratacije etera celuloze na miks gipsuma, svojstva zadržavanja vode, mehanička svojstva i mikrostrukture očvrsnog tijela i mehanizam celuloznog etera zadržavanje vode. Međutim, studija o interakciji između celuloznog etera i gypsum suspenzije na visokoj temperaturi još uvijek nije dovoljna. Vodena otopina celuloze etera želatinizirat će se na određenoj temperaturi. Kako se temperatura povećava, viskoznost vodene otopine celuloznog etera postupno će se smanjivati. Kada se postigne temperatura želatinizacije, eter celuloze će se istaknuti u bijeli gel. Na primjer, u ljetnoj konstrukciji, temperatura okoline je visoka, svojstva toplinskog gela celuloznog etera dužna su dovesti do promjena u obradivosti modificirane gipsumske suspenzije. Ovaj rad istražuje učinak porasta temperature na obradivost cipsuma modificiranog celuloznog etera kroz sustavne eksperimente i daje smjernice za praktičnu primjenu modificiranog cipsuma etera celuloze.

1. Eksperiment

1.1 sirovine

Gipsum je β-tipa prirodni građevinski gips koji pruža ekološka kućna skupina u Pekingu.

Celulozni eter odabran iz Shandong Yiteng grupe hidroksipropil metil metil celuloze, Specifikacije proizvoda za 75 000 MPa · s, 100.000 MPa · s i 200000MPa · s, temperatura gelacije iznad 60 ℃. Limunska kiselina odabrana je kao gipsum.

1.2 test reologije

Korišteni reološki ispitni instrument bio je RST⁃CC reometar koji je proizveo Brookfield USA. Reološki parametri poput plastične viskoznosti i napona smicanja prinosa od gypsum suspenzije određeni su MBT⁃40F⁃0046 Spremnik uzorka i rotor CC3⁃40, a podaci su obrađeni softverom Rhe3000.

Karakteristike gips -miksa u skladu su s reološkim ponašanjem Bingham tekućine, koje se obično proučava pomoću Bingham modela. Međutim, zbog pseudoplastičnosti celuloznog etera dodanog u gips modificirani polimer, mješavina kaša obično predstavlja određeno svojstvo prorjeđivanja smicanja. U ovom slučaju, modificirani Bingham (M⁃B) model može bolje opisati reološku krivulju gipsa. Da bi se proučavala deformacija smicanja gipsa, ovaj rad također koristi model Herschel⁃bulkley (H⁃B).

1.3 test zadržavanja vode

Postupak ispitivanja odnose se na GB/T28627⁃2012 žbuka za žbukanje. Tijekom eksperimenta s temperaturom kao varijablom, gips je prethodno zagrijan 1H unaprijed na odgovarajućoj temperaturi u pećnici, a miješana voda koja se koristi u eksperimentu prethodno je zagrijana 1H u odgovarajućoj temperaturi u konstantnoj temperaturnoj vodenoj kupelji i korištenom instrumentu je prethodno zagrijana.

1.4 Hidrodinamički test promjera

Hidrodinamički promjer (D50) HPMC polimerne povezanosti u tekućoj fazi izmjeren je pomoću analizatora veličine čestica dinamičkog raspršivanja svjetla (Malvern Zetasizer Nanozs90).

2. Rezultati i rasprava

2.1 Reološka svojstva HPMC modificiranog gipsa

Očigledna viskoznost je omjer smicanja na stres i brzina smicanja koja djeluje na tekućinu i parametar je za karakterizaciju protoka ne-newtonskih tekućina. Očigledna viskoznost modificirane gypsum suspenzije promijenila se sa sadržajem eterskog etera pod tri različite specifikacije (75000MPA · S, 100 000MPA · S i 200000MPA · S). Temperatura ispitivanja bila je 20 ℃. Kad je brzina smicanja reometra 14min-1, može se ustanoviti da se viskoznost gipsnog suspenzije povećava s povećanjem ugradnje HPMC-a, a što je veća viskoznost HPMC-a, veća je viskoznost modificirane gypsum gnojnice. To ukazuje da HPMC ima očigledan učinak zadebljanja i viskozifikacije na gypsum suspenziju. Gipsum gnoj i celulozni eter su tvari s određenom viskoznošću. U modificiranom gipsum mješavini celuloza se adsorbira na površini produkata hidratacije gipsa, a mreža formirana celuloznim eterom i mreža koja je formirana gips miksom isprepletena je, što rezultira "efektom superpozicije", što značajno poboljšava ukupnu viskoznost Modificirani materijal na bazi gipsa.

Krivulje stresa ⁃ napona čistog gipsa (G⁃H) i modificiranog gips (g⁃h) paste dopirano 75000MPA · S-HPMC, kao što je zaključeno iz revidiranog Bingham (M⁃B) modela. Može se ustanoviti da se s povećanjem brzine smicanja povećava i stres smicanja smjese. Dobivene su plastične viskoznosti (ηp) i prinosa smicanja (τ0) čistog gips i hPMC modificiranog gipsa na različitim temperaturama.

Iz plastične viskoznosti (ηp) i napona smicanja prinosa (τ0) vrijednosti čistog gips i hPMC modificiranog gipsa na različitim temperaturama, može se vidjeti da će se napon prinosa modificiranog gipsuma modificirati HPMC kontinuirano s povećanjem temperature, a prinos i prinos Stres će se smanjiti za 33% na 60 ℃ u usporedbi s 20 ℃. Promatrajući plastičnu krivulju viskoznosti, može se utvrditi da se plastična viskoznost modificiranog gipsnog suspenzije također smanjuje s povećanjem temperature. Međutim, napon prinosa i plastična viskoznost čistog gipsuma lagano se povećavaju s povećanjem temperature, što ukazuje na to da je promjena reoloških parametara modificirane gypsum suspenzije HPMC u procesu povećanja temperature uzrokovana promjenom svojstava HPMC.

Vrijednost prinosa gypsum suspenzije odražava maksimalnu vrijednost smicanja napona kada se gnoj odolijeva deformacija smicanja. Što je veća vrijednost napona prinosa, to je stabilnija gypsum gnojnica. Plastična viskoznost odražava brzinu deformacije gipsa. Što je veća plastična viskoznost, to će biti duže vrijeme deformacije smicanja. Zaključno, dva reološka parametra HPMC modificirane gypsum suspenzije očito se smanjuju s povećanjem temperature, a efekt zadebljanja HPMC na gipsum suspenziju je oslabljen.

Deformacija smicanja kaša odnosi se na zadebljanje smicanja ili efekt stanjivanja smicanja odraženog suspenzijom kada je podvrgnuta smičnoj sili. Učinak deformacije smicanja suspenzije može se prosuđivati ​​po pseudoplastičnom indeksu n dobiven iz krivulje ugradnje. Kad je n <1, gypsum kaša pokazuje stanjivanje smicanja, a stupanj stanjivanja smicanja gypsum suspenzije postaje veći sa smanjenjem n. Kad je n> 1, gypsum gnoj pokazao je zadebljanje smicanja, a stupanj zadebljanja smicanja gypsum suspenzije povećavao se s povećanjem n. Reološke krivulje HPMC modificirane gypsum suspenzije na različitim temperaturama na temelju modela Herschel⁃bulkley (H⁃B), dobivaju na taj način pseudoplastični indeks N od HPMC modificiranog gipsum gnoja.

Prema pseudoplastičnom indeksu n od HPMC modificiranog gipsuma suspenzija, deformacija smicanja gipsama pomiješane s HPMC -om je stanjivanje smicanja, a N vrijednost se postupno povećava s povećanjem temperature, što ukazuje na to da će modificirati gyps HPMC biti oslabljeni u određenoj mjeri kada utječe temperatura.

Na temelju prividne promjene viskoznosti modificirane gypsum suspenzije sa brzinom smicanja izračunate iz podataka o stresnom stresu od 75000 MPa · hPMC na različitim temperaturama, može se utvrditi da se plastična viskoznost modificiranog gipsumska suspenzija brzo smanjuje s povećanjem stope smicanja, što provjerava odgovarajući rezultat H⁃B modela. Modificirana gypsum kaša pokazala je karakteristike stanjivanja smicanja. S porastom temperature, prividna viskoznost smjese smanjuje se do određene mjere pri niskoj brzini smicanja, što ukazuje da je učinak stanjivanja smicanja modificirane gipsum suspenzije oslabljen.

U stvarnoj uporabi gipsum kit, potrebna je gypsum gšarica lako deformirati u procesu trljanja i ostati stabilna u mirovanju, što zahtijeva da gipsum gnoj ima dobre karakteristike stanjivanja smicanja, a promjena smicanja modificiranog HPMC -a je rijetka do tog U određenoj mjeri, što ne pogoduje izgradnji gipsuma. Viskoznost HPMC jedan je od važnih parametara, a također je i glavni razlog što igra ulogu zadebljanja za poboljšanje varijabilnih karakteristika miješanja protoka. Sam eter celuloze ima svojstva vrućeg gela, viskoznost njegove vodene otopine postupno se smanjuje kako se temperatura povećava, a bijeli gel taložen prilikom postizanja temperature gelacije. Promjena reoloških parametara modificiranog gipsa celuloznog etera s temperaturom usko je povezana s promjenom viskoznosti, jer je učinak zadebljanja rezultat superpozicije celuloznog etera i miješane suspenzije. U praktičnom inženjerstvu treba uzeti u obzir utjecaj temperature okoliša na performanse HPMC -a. Na primjer, temperaturu sirovina treba ljeti kontrolirati na visokoj temperaturi kako bi se izbjegli loši radni učinak modificiranog gipsa uzrokovanog visokom temperaturom.

2.2 zadržavanje vode odHPMC modificirani gips

Zadržavanje vode od gipsane suspenzije modificirano s tri različite specifikacije etera celuloze mijenja se krivuljom doziranja. S povećanjem doze HPMC -a, stopa zadržavanja vode u gipsu znatno se poboljšava, a trend povećanja postaje stabilan kada doza HPMC doseže 0,3%. Konačno, stopa zadržavanja vode od gipsuma stabilna je na 90% ~ 95%. To ukazuje da HPMC ima očigledan učinak kojim se zadržava na vodi na pastu od kamene paste, ali učinak početka vode nije značajno poboljšan jer se doza i dalje povećava. Tri specifikacije HPMC razlika brzine zadržavanja vode nisu velike, na primjer, kada je sadržaj 0,3%, raspon zadržavanja vode je 5%, standardno odstupanje je 2,2. HPMC s najvećom viskoznošću nije najveća stopa zadržavanja vode, a HPMC s najnižom viskoznošću nije najmanja stopa zadržavanja vode. Međutim, u usporedbi s čistim gipsom, stopa zadržavanja vode od tri HPMC za gypsum gnoj značajno je poboljšana, a stopa zadržavanja vode modificiranog gipsa u sadržaju od 0,3% povećana je za 95%, 106%, 97% u usporedbi s prazna kontrolna skupina. Celulozni eter očito može poboljšati zadržavanje vode od gipsa. S povećanjem sadržaja HPMC -a, brzina zadržavanja vode modificirane gypsum suspenzije HPMC s različitom viskoznošću postupno dopire do točke zasićenja. 10000MPA · SHPMC dosegao je točku zasićenja na 0,3%, 75000MPA · S i 20000MPA · S HPMC dostigao je točku zasićenja na 0,2%. Rezultati pokazuju da je zadržavanje vode od 75000MPA · S HPMC modificiranih promjena gipsa s temperaturom u različitim dozama. S smanjenjem temperature, brzina zadržavanja vode modificiranog HPMC -a postupno se smanjuje, dok brzina zadržavanja vode čistog gipsuma u osnovi ostaje nepromijenjena, što ukazuje na to da povećanje temperature slabi učinak zadržavanja vode na HPMC na gipsum. Stopa zadržavanja vode HPMC smanjila se za 31,5% kada se temperatura povećala s 20 ℃ na 40 ℃. Kad temperatura raste s 40 ℃ na 60 ℃, brzina zadržavanja vode modificiranog gipsa HPMC u osnovi je jednaka od čistog gipsa, što ukazuje da je HPMC izgubio učinak poboljšanja zadržavanja vode u ovom trenutku. Jian Jian i Wang Peiming predložili su da sam celulozni eter ima fenomen toplinskog gela, promjena temperature dovest će do promjena u viskoznosti, morfologiji i adsorpciji celuloznog etera, što je potrebno dovesti do promjena u performansama mješavine suspenzije. Bulichen je također otkrio da se dinamička viskoznost otopina cementa koja sadrže HPMC smanjila s povećanjem temperature.

Promjena zadržavanja vode smjese uzrokovana povećanjem temperature treba kombinirati s mehanizmom etera celuloze. Bulichen je objasnio mehanizam pomoću kojeg celulozni eter može zadržati vodu u cementu. U sustavima koji se temelje na cementu, HPMC poboljšava brzinu zadržavanja vode u suđe smanjujući propusnost „filtriranog kolača“ formiranog sustavom cementiranja. Određena koncentracija HPMC -a u tekućoj fazi stvorit će nekoliko stotina nanometara do nekoliko mikrona koloidne asocijacije, to ima određeni volumen polimerne strukture može učinkovito uključiti kanal za prijenos vode u mješavini, smanjiti propusnost „filtriranog kolača“, Da bi se postiglo učinkovito zadržavanje vode. Bulichen je također pokazao da HPMC u gipsu pokazuju isti mehanizam. Stoga, proučavanje hidromehaničkog promjera asocijacije formiranog HPMC -om u tekućoj fazi može objasniti učinak HPMC na zadržavanje vode u vodi.

2.3 Hidrodinamički promjer udruživanja HPMC koloida

Krivulje raspodjele čestica različitih koncentracija od 75000MPa · s HPMC u tekućoj fazi i krivulje raspodjele čestica triju specifikacija HPMC u tekućoj fazi u koncentraciji od 0,6%. Može se vidjeti iz krivulje raspodjele čestica HPMC tri specifikacije u tekućoj fazi kada je koncentracija 0,6%, što se, s povećanjem koncentracije HPMC, povećava i veličina čestica povezanih spojeva u tekućoj fazi. Kad je koncentracija niska, čestice formirane agregacijom HPMC su male, a samo mali dio HPMC agregata u čestice od oko 100 nm. Kad je koncentracija HPMC -a 1%, postoji veliki broj koloidnih povezanosti s hidrodinamičkim promjerom od oko 300 nm, što je važan znak molekularnog preklapanja. Ova polimerizacijska struktura „velikog volumena“ može učinkovito blokirati kanal prijenosa vode u smjesi, smanjiti „propusnost kolača“, a odgovarajuće zadržavanje vode u gipsum smjese u ovoj koncentraciji također je veće od 90%. Hidromehanički promjeri HPMC -a s različitim viskoznostima u tekućoj fazi su u osnovi isti, što objašnjava sličnu brzinu zadržavanja vode modificirane gypsum gripeziva HPMC s različitim viskoznim.

Krivulje raspodjele veličine čestica od 75000MPA · S HPMC s 1% koncentracijom pri različitim temperaturama. S porastom temperature očito se može pronaći raspadanje koloidne udruge HPMC. U 40 ℃, veliki volumen udruživanja od 300 nm potpuno je nestao i raspao se u male čestice volumena od 15 nm. S daljnjim povećanjem temperature, HPMC postaje manjim česticama, a zadržavanje vode od gipsa u potpunosti se izgubi.

Fenomen svojstava HPMC -a koji se mijenja s porastom temperature također je poznat kao svojstva vrućeg gela, postojeći uobičajeni pogled je da se na niskoj temperaturi HPMC makromolekule prve raspršene u vodi za otopinu, molekule HPMC -a u visokoj koncentraciji formirat će velike čestice . Kad se temperatura raste, hidratacija HPMC-a je oslabljena, voda između lanaca se postupno ispušta, veliki spojevi asocijacije postupno se raspršuju u male čestice, viskoznost otopine smanjuje se, a trodimenzionalna struktura mreže nastaje pri geliranju Dostiže se temperatura, a bijeli gel je taložen.

Bodvik je otkrio da su promijenjena mikrostruktura i adsorpcijska svojstva HPMC u tekućoj fazi. U kombinaciji s Bulichenovom teorijom HPMC koloidne udruge koja blokira kanal za transport vode od kaše, zaključeno je da je povećanje temperature dovelo do raspada koloidne asocijacije HPMC, što je rezultiralo smanjenjem zadržavanja modificiranog gipsuma.

3. Zaključak

(1) Sam eter celuloze ima visoku viskoznost i „naneseni“ učinak s gypsum suspenzijom, igrajući očigledan učinak zadebljanja. Na sobnoj temperaturi učinak zadebljanja postaje očigledniji s povećanjem viskoznosti i dozijom celuloznog etera. Međutim, s povećanjem temperature, viskoznost celuloznog etera smanjuje se, njegov zadebljajući učinak slabi, stres smicanja prinosa i plastična viskoznost gips -smjese smanjuje se, pseudoplastičnost slabi, a građevinsko svojstvo pogoršava.

(2) celulozni eter poboljšao je zadržavanje vode od vode, ali s povećanjem temperature, zadržavanje vode modificiranog gipsa također se značajno smanjilo, čak i na 60 ℃ u potpunosti će izgubiti učinak zadržavanja vode. Brzina zadržavanja vode gipsuma značajno je poboljšana celuloznim eterom, a brzina zadržavanja vode modificirane gypsum gripe HPMC s različitom viskoznošću postupno je dostigla točku zasićenja s povećanjem doze. Zadržavanje vode od gipsa općenito je proporcionalno viskoznosti celuloznog etera, kod visoke viskoznosti ima malo učinka.

(3) Unutarnji čimbenici koji mijenjaju zadržavanje vode celuloznog etera s temperaturom usko su povezani s mikroskopskom morfologijom celuloznog etera u tekućoj fazi. U određenoj koncentraciji, celulozni eter ima tendenciju da se formira velike koloidne asocijacije, blokirajući kanal vodenog transporta gipsane smjese kako bi se postiglo visoko zadržavanje vode. Međutim, s povećanjem temperature, zbog svojstva toplinskog geliranja samog etera celuloze, prethodno formirano redisperse velikog koloida, što je dovelo do pada performansi zadržavanja vode.