Nonionski celulozni eter u polimernom cementu

Kao neophodan aditiv u polimernom cementu, neionska celulozna eter privukla je veliku pažnju i istraživanje. Na temelju relevantne literature u zemlji i inozemstvu, o zakonu i mehanizmu neionskog celuloznog etera modificiranog cementnog maltera razmotreni su iz aspekata tipova i odabira neionskog celuloznog etera, njegovog utjecaja na fizička svojstva polimernog cementa, Njegov utjecaj na mikromorfologiju i mehanička svojstva, te nedostaci trenutnog istraživanja. Ovaj će rad promicati primjenu celuloznog etera u polimernom cementu.

Ključne riječi: eter nionske celuloze, polimerni cement, fizikalna svojstva, mehanička svojstva, mikrostruktura

1. Pregled

Uz sve veću potražnju i izvedbu polimernog cementa u građevinskoj industriji, dodavanje aditiva u njegovu modifikaciju postalo je istraživačko žarište, među kojima se celulozni eter široko koristi zbog svog utjecaja na zadržavanje vode u cementnom maltera, zadebljanje, retardiranje, zrak i tako dalje. U ovom su radu opisane vrste celuloznog etera, učinci na fizička i mehanička svojstva polimernog cementa i mikromorfologiju polimernog cementa, što daje teorijsku referencu za primjenu celuloznog etera u polimernom cementu.

2. Vrste neionske celuloze etera

Celulozni eter je vrsta polimernog spoja sa eterskom strukturom izrađenom od celuloze. Postoji mnogo vrsta celuloznog etera, što ima veliki utjecaj na svojstva materijala na bazi cementa i teško je odabrati. Prema kemijskoj strukturi supstituenata, oni se mogu podijeliti u anionske, kationske i neionske etere. Nonionski celulozni eter sa bočnim lancem supstituenta od H, CH3, C2H5, (CH2CH20) NH, [CH2CH (CH3) 0] NH i ostalih ne-disocijabilnih skupina najčešće se koriste u cementu, tipični reprezentativi su metil celulozni eter, hidroksipropilni metil Celulozni eter, hidroksietil metil celuloza etera, hidroksietil celuloza etera i tako dalje. Različite vrste celuloznih etera imaju različite učinke na vrijeme postavljanja cementa. Prema prethodnim izvješćima o literaturi, HEC ima najjaču sposobnost usporavanja cementa, a slijede HPMC i HEMC, a MC ima najgore. Za istu vrstu celuloznog etera, molekularna masa ili viskoznost, metil, hidroksietil, hidroksipropilni sadržaj u tim skupinama je različit, njegov je učinak retardiranja također različit. Općenito govoreći, veća je viskoznost i veći sadržaj ne-disocijabilnih skupina, to je lošija sposobnost kašnjenja. Stoga se, u stvarnom procesu proizvodnje, prema zahtjevima komercijalne koagulacije minobacanja, može odabrati odgovarajući sadržaj funkcionalne grupe u celuloznom eteru. Ili u proizvodnji etera celuloze istovremeno, prilagodite sadržaj funkcionalnih skupina, učinite da ispunjava zahtjeve različitog maltera.

3、Utjecaj neionske celulozne etera na fizička svojstva polimernog cementa

3.1 spora koagulacija

Kako bi produžili vrijeme očvršćivanja hidratacije cementa, tako da novo miješani malter u dugo vremena ostane plastika, kako bi se prilagodio vrijeme postavljanja novo miješanog minobacača, poboljšati njegovu operatibilnost, obično dodajte usporavanje u maltera, ne-ne-malter Ionski celulozni eter pogodan je za polimerni cement uobičajeni retarder.

Na efekt retardiranja nionskog celuloznog etera na cement uglavnom utječe vlastiti tip, viskoznost, doziranje, različit sastav cementnih minerala i drugih čimbenika. Pourchez J i sur. pokazali su da što je veći stupanj metilacije celuloznog etera, što je lošiji učinak retardiranja, dok je molekularna masa sadržaja celuloznog etera i hidroksipropoksije imala slab utjecaj na retardiranje hidratacije cementa. S povećanjem viskoznosti i dopinga količine neionskog eterskog etera, adsorpcijski sloj na površini čestica cementa je zadebljan, a početno i konačno vrijeme postavljanja cementa proširuje se, a efekt retardiranja je očigledniji. Studije su pokazale da je rano oslobađanje topline cementnih sumora s različitim sadržajem HEMC -a je oko 15% niže od onog u čistim cementnim muljama, ali nema značajne razlike u kasnijem procesu hidratacije. Singh Nk i sur. pokazali su da je s povećanjem HEC dopinga, hidratacijsko oslobađanje topline modificiranog cementnog maltera pokazalo trend prvog povećanja, a zatim smanjenja, a sadržaj HEC -a kada je dostigao maksimalno oslobađanje topline hidratacije bio je povezan s dobi očvršćivanja.

Osim toga, utvrđeno je da je učinak retardiranja nionskog etera celuloze usko povezan s sastavama cementa. Peschard i sur. otkrili su da je niži sadržaj aluminata u Trikalnomciju (C3A) u cementu, očigledniji učinak retardiranja etera celuloze. Schmitz L i sur. Vjerovao je da je to uzrokovano različitim načinima celuloznog etera na hidratacijsku kinetiku trikalnog silikata (C3S) i aluminata Trikalcija (C3A). Celulozni eter mogao bi smanjiti brzinu reakcije u razdoblju ubrzanja C3S, dok bi za C3A mogao produžiti razdoblje indukcije, a konačno odgoditi postupak očvršćivanja i otvrdnjavanja maltera.

Postoje različita mišljenja o mehanizmu neionske celulozne eterske hidratacije cementa. Silva i sur. Liu je vjerovao da će uvođenje celuloznog etera uzrokovati povećanje viskoznosti otopine pora, blokirajući tako kretanje iona i odgađanje kondenzacije. Međutim, Pourchez i sur. Vjerovao je da postoji očigledan odnos između kašnjenja etera celuloze na hidrataciju cementa i viskoznosti cementa. Druga teorija je da je efekt retardiranja etera celuloze usko povezan s degradacijom alkalija. Polisaharidi imaju tendenciju da se lako degradiraju kako bi se dobila hidroksilna karboksilna kiselina što može odgoditi hidrataciju cementa u alkalnim uvjetima. Međutim, studije su otkrile da je celulozni eter vrlo stabilan u alkalnim uvjetima i samo se lagano degradira, a degradacija ima malo utjecaja na kašnjenje hidratacije cementa. Trenutno je dosljedniji pogled da je efekt retardiranja uglavnom uzrokovan adsorpcijom. Konkretno, hidroksilna skupina na molekularnoj površini celuloznog etera je kisela, CA (0H) u sustavu hidratacijskog cementa, a druge mineralne faze su alkalne. Pod sinergističkim djelovanjem vezanja vodika, kompleksiranjem i hidrofobnim molekulama etera kisele celuloze adsorbirat će se na površini alkalnih cementnih čestica i produkata hidratacije. Pored toga, na njegovoj površini nastaje tanki film koji ometa daljnji rast ovih kristalnih jezgara mineralne faze i odgađa hidrataciju i postavljanje cementa. Što je jača kapacitet adsorpcije između proizvoda hidratacije cementa i celuloznog etera, očiglednije je kašnjenje hidratacije cementa. S jedne strane, veličina stericskog ometanja igra odlučujuću ulogu u adsorpcijskom kapacitetu, poput male sterijske ometanja hidroksilne skupine, njegova snažna kiselost, adsorpcija je također jaka. S druge strane, kapacitet adsorpcije također ovisi o sastavu hidratacijskih proizvoda cementa. Pourchez i sur. utvrdili su da se celulozni eter lako adsorbira na površinu hidratacijskih proizvoda kao što su CA (0H) 2, CSH gel i kalcijev aluminat hidrat, ali nije lako adsorbirati ettringitom i nehidriranom fazom. Mullertova studija također je pokazala da je celulozni eter imao snažnu adsorpciju na C3s i njegove hidratacijske proizvode, pa je hidratacija silikatne faze značajno odgođena. Adsorpcija ettringita bila je niska, ali stvaranje ettringita značajno je odgođeno. To je bilo zbog toga što je na kašnjenje u stvaranju ettringita utjecao Ca2+ ravnoteža u otopini, što je bio nastavak kašnjenja etera celuloze u silikatnoj hidrataciji.

3.2 Očuvanje vode

Drugi važan učinak modifikacije celuloznog etera u cementnom maltera jest pojaviti se kao sredstvo za zadržavanje vode, koje može spriječiti da vlaga u mokroj maltera prerano isparava ili da ih apsorbira baza i odgodite hidrataciju cementa dok produžuje vrijeme rada Mokri malter, kako bi se osiguralo da se tanki malter može češljati, ožbukani malter može se širiti i lako apsorbirati minobacač ne treba biti unaprijed.

Kapacitet za zadržavanje vode celuloznog etera usko je povezan s njegovom viskoznošću, doziranjem, vrstom i temperaturom okoline. Ostali su uvjeti isti, što je veća viskoznost etera celuloze, to je bolji učinak zadržavanja vode, mala količina etera celuloze može učiniti da se brzina zadržavanja vode u maltera uvelike poboljša; Za isti eter celuloze, što je veća dodana količina, to je veća brzina zadržavanja vode modificiranog maltera, ali postoji optimalna vrijednost, osim što se brzina zadržavanja vode polako povećava. Za različite vrste celuloznog etera, postoje i razlike u zadržavanju vode, kao što je HPMC u istim uvjetima nego MC bolje zadržavanje vode. Osim toga, performanse zadržavanja vode celuloznog etera smanjuju se s povećanjem temperature okoline.

Općenito se vjeruje da je razlog zašto celulozni eter ima funkciju zadržavanja vode uglavnom posljedica 0H na molekuli, a 0 atom na eterskoj vezi bit će povezan s molekulama vode za sintetiziranje vodikove veze, tako da slobodna voda postane vezanje voda, kako bi igrala dobru ulogu zadržavanja vode; Također se vjeruje da makromolekularni lanac celuloznog etera igra restriktivnu ulogu u difuziji molekula vode, kako bi se učinkovito kontrolirala isparavanje vode, kako bi se postigla velika zadržavanje vode; Pourchez J je tvrdio da je eter celuloze postigao efekt zadržavanja vode poboljšavajući reološka svojstva novo miješane cementne suspenzije, strukturu porozne mreže i stvaranje filma etera celuloze koji je ometao difuziju vode. Laetitia P i sur. Također vjeruju da je reološko svojstvo maltera ključni faktor, ali također vjeruje da viskoznost nije jedini čimbenik koji određuje izvrsnu performanse zadržavanja vode. Vrijedno je napomenuti da iako eter celuloze ima dobre performanse zadržavanja vode, ali njegova modificirana otvrdnjana apsorpcija cementnog maltera smanjena je razlog taj što je celulozni eter u filmu o mortu, a u maltera veliki broj malih zatvorenih pora, blokirajući malter unutar kapilare.

3.3 zadebljanje

Dosljednost minobacača jedan je od važnih indeksa za mjerenje njegovog radnog učinka. Celulozni eter često se uvodi kako bi se povećala konzistencija. "Dosljednost" predstavlja sposobnost svježe miješanog maltera da teče i deformira pod djelovanjem gravitacije ili vanjskih sila. Dva svojstva zadebljanja i zadržavanja vode međusobno se nadopunjuju. Dodavanje odgovarajuće količine celuloznog etera ne samo da može poboljšati performanse zadržavanja maltera, osigurati glatku konstrukciju, već i povećati konzistentnost maltera, značajno povećati sposobnost cementa protiv disperzije, poboljšati performanse veze između maltera i matrice i Smanjite propadanje fenomena maltera.

Učinak zadebljanja celuloznog etera uglavnom dolazi iz vlastite viskoznosti, to je veća viskoznost, to je bolji učinak zadebljanja, ali ako je viskoznost prevelika, smanjit će fluidnost minobacača, što utječe na konstrukciju. Čimbenici koji utječu na promjenu viskoznosti, poput molekularne mase (ili stupnja polimerizacije) i koncentracije etera celuloze, temperature otopine, brzine smicanja, utjecati će na konačni učinak zadebljanja.

Mehanizam zadebljanja celuloznog etera uglavnom dolazi od hidratacije i zapletenosti između molekula. S jedne strane, polimerni lanac celuloznog etera lako je formirati vodikovu vezu s vodom u vodi, vodikova veza čini da ima visoku hidrataciju; S druge strane, kada se eter celuloze doda u malter, on će apsorbirati puno vode, tako da se njegov vlastiti volumen uvelike proširi, smanjujući slobodni prostor čestica, istodobno molekularni lanci celuloze međusobno se međusobno isprepliću Da bi se formirala trodimenzionalna struktura mreže, okružene su čestice maltera u kojoj, a ne slobodni protok. Drugim riječima, pod ove dvije akcije se poboljšava viskoznost sustava, postižući tako željeni učinak zadebljanja.

4. Učinak neionske celulozne etera na morfologiju i strukturu pora polimernog cementa

Kao što se može vidjeti s gore navedenog, neionski celulozni eter igra vitalnu ulogu u polimernom cementu, a njegov dodatak zasigurno će utjecati na mikrostrukturu cijelog cementnog minobacača. Rezultati pokazuju da se neionski celulozni eter obično povećava poroznost cementnog maltera, a broj pora u veličini od 3nm ~ 350um raste, među kojima se najviše povećava broj pore u rasponu od 100 nm ~ 500 nm. Utjecaj na strukturu pora cementnog minobacača usko je povezan s tipom i viskoznošću dodanog neionskog eterskog etera. Ou Zhihua i sur. Vjerovao je da je, kada je viskoznost ista, poroznost cementnog maltera modificiranog HEC -om manja od one HPMC i MC dodanih kao modifikatora. Za isti eter celuloze, što je manja viskoznost, manja je poroznost modificiranog cementnog maltera. Proučavanjem učinka HPMC -a na otvor pjenastih cementnih izolacijskih ploča, Wang Yanru i sur. utvrđeno je da dodavanje HPMC -a ne mijenja značajno poroznost, već može značajno smanjiti otvor. Međutim, Zhang Guodian i sur. otkrili su da je veći sadržaj HEMC -a, očigledniji utjecaj na strukturu pore cementne suspenzije. Dodavanje HEMC -a može značajno povećati poroznost, ukupni volumen pora i prosječni polumjer pora cementne suspenzije, ali specifična površina pora smanjuje se, a broj velikih kapilarnih pora većim od 50 nm značajno se povećava, a uvedene pore značajno uglavnom su zatvorene pore.

Analiziran je učinak neionskog etera celuloze na proces stvaranja strukture pore cementne suspenzije. Utvrđeno je da je dodavanje celuloznog etera uglavnom promijenilo svojstva tekuće faze. S jedne strane, površinska napetost tekuće faze smanjuje se, što olakšava oblikovanje mjehurića u cementnom maltera, a usporit će drenažu tekuće faze i difuziju mjehurića, tako da je male mjehuriće teško prikupiti u velike mjehuriće i pražnjenja, tako uvelike se povećava; S druge strane, povećava se viskoznost tekuće faze, što također inhibira odvodnju, difuziju mjehurića i spajanje mjehurića i povećava sposobnost stabilizacije mjehurića. Stoga se može dobiti utjecaj načina etera celuloze na raspodjelu veličine pore cementnog maltera. povećanje tekuće viskoznosti; U regiji od 30 nm ~ 60nm, na broj pora u regiji može utjecati inhibiranje spajanja manjih mjehurića.

5. Utjecaj neionske celulozne etera na mehanička svojstva polimernog cementa

Mehanička svojstva polimernog cementa usko su povezana s njegovom morfologijom. Uz dodavanje neionskog eterskog etera, poroznost se povećava, što će imati štetni učinak na njegovu čvrstoću, posebno na tlačnu čvrstoću i čvrstoću savijanja. Smanjenje tlačne čvrstoće cementnog maltera značajno je veće od čvrstoće savijanja. Ou Zhihua i sur. proučavao je utjecaj različitih vrsta neionske celuloznog etera na mehanička svojstva cementnog minobacača i otkrili da je jačina celuloznog etera modificiranog cementnog maltera bila niža od one čistog cementnog minobacača, a najniža 28D tlačna čvrstoća bila je samo 44,3% od čiste cementne suspenzije. Čvrstoća tlačne čvrstoće i fleksibilna čvrstoća modificiranih HPMC, HEMC i MC celuloznog etera su slični, dok su tlačna čvrstoća i čvrstoća savijanja CEC -a modificirane cementne suspenzije u svakoj dobi značajno veća. To je usko povezano s njihovom viskoznošću ili molekulskom masom, što je viskooznost ili molekularna masa celuloznog etera, ili je veća površinska aktivnost, to je niža snaga modificiranog cementnog maltera.

Međutim, također je pokazano da nionski celulozni eter može poboljšati vlačnu čvrstoću, fleksibilnost i kohezibilnost cementnog maltera. Huang Liangen i sur. ustanovili su da su se, suprotno zakonu o promjeni tlačne čvrstoće, čvrstoća smicanja i vlačna čvrstoća gnoja povećavali s povećanjem sadržaja u celuloznom eteru u cementnom minobacanju. Analiza razloga, nakon dodavanja etera celuloze i polimerne emulzije zajedno kako bi se stvorio veliki broj gustih polimernih filmova, uvelike poboljšavaju fleksibilnost gnoja i hidratantne proizvode, nehidrirani cement, punila i druge materijale ispunjene u ovom filmu , kako bi se osigurala vlačna čvrstoća sustava premaza.

Da bi se poboljšala performanse neionskog celuloznog etera modificiranog polimernog cementa, poboljšajte fizikalna svojstva cementnog maltera istovremeno, ne značajno ne smanjuje svoja mehanička svojstva, uobičajena praksa je podudaranje s celuloznim eterom i drugim dodacima, dodano cementni malter. Li Tao-Wen i sur. ustanovili su da kompozitni aditiv sastavljen od celuloznog etera i polimernog praha praha, ne samo da je neznatno poboljšao čvrstoću savijanja i čvrstoće maltera, tako da su kohezivnost i viskoznost cementnog minobacača prikladniji za konstrukciju premaza, već i značajno poboljšali zadržavanje vode Kapacitet maltera u usporedbi s jednim celuloznim eterom. Xu Qi i sur. Dodani prah od šljake, sredstvo za smanjenje vode i HEMC i utvrdili su da sredstvo za smanjenje vode i mineralni prah mogu povećati gustoću maltera, smanjiti broj rupa, tako da poboljšaju snagu i modul elastičnog maltera. HEMC može povećati čvrstoću zatezne veze maltera, ali nije dobar za tlačnu čvrstoću i elastični modul maltera. Yang Xiaojie i sur. Utvrđeno je da se pucanje plastičnog skupljanja cementnog maltera može značajno smanjiti nakon miješanja HEMC -a i PP vlakana.

6. zaključak

Nonionski celulozni eter igra važnu ulogu u polimernom cementu, što može značajno poboljšati fizička svojstva (uključujući koagulaciju retardiranja, zadržavanje vode, zadebljanje), mikroskopsku morfologiju i mehanička svojstva cementnog maltera. Mnogo je posla učinjeno na modifikaciji materijala zasnovanih na cementu po celuloznom eteru, ali još uvijek postoje neki problemi koji trebaju daljnje proučavanje. Na primjer, u praktičnim inženjerskim aplikacijama malo se pažnje posvećuje reologiji, svojstvima deformacije, stabilnosti volumena i trajnosti modificiranih materijala zasnovanih na cementu, a redoviti odgovarajući odnos nije utvrđen s dodanim eterom celuloze. Istraživanje migracijskog mehanizma produkata polimera i hidratacije celuloznog etera u reakciji hidratacije još uvijek nije dovoljno. Akcijski postupak i mehanizam aditiva sa spojem sastavljenih od celuloznog etera i drugih dodataka nisu dovoljno jasni. Kompozitni dodatak celuloznog etera i anorganskih ojačanih materijala poput staklenih vlakana nije usavršen. Sve će to biti fokus budućih istraživanja kako bi se pružile teorijske smjernice za daljnje poboljšanje performansi polimernog cementa.