Áhrif umhverfishita á vinnsluhæfni sellulósaeter breytts gifs

Frammistaða sellulósaeter breytts gifs við mismunandi umhverfishita er mjög mismunandi, en vélbúnaður þess er ekki skýr. Könnuð voru áhrif sellulósaeters á rheological breytur og vökvasöfnun gifslausnar við mismunandi umhverfishita. Vatnsafnfræðileg þvermál sellulósaeters í vökvafasa var mæld með kraftmikilli ljósdreifingaraðferð og áhrifabúnaðurinn kannaður. Niðurstöðurnar sýna að sellulósaeter hefur góð vatnsheldandi og þykknandi áhrif á gifs. Með aukningu á innihaldi sellulósaeter eykst seigja slurrys og vatnsheldni eykst. Hins vegar, með hækkun hitastigs, minnkar vatnsheldni breytts gifshreinsunar að vissu marki og rheological breytur breytast einnig. Með hliðsjón af því að sellulósa eter kvoðasambandið getur náð vökvasöfnun með því að hindra vatnsflutningsrásina, getur hitastigshækkunin leitt til sundrunar á stóru rúmmálssambandinu sem framleitt er af sellulósaeter og þannig dregið úr vökvasöfnun og vinnuafköstum breytts gifs.

Lykilorð:gifs; Sellulósa eter; Hitastig; Vatnssöfnun; gigtarfræði

0. Inngangur

Gips, sem eins konar umhverfisvænt efni með góða byggingu og eðliseiginleika, er mikið notað í skreytingarverkefnum. Við beitingu gifs sem byggir á efnum er vatnshaldandi efni venjulega bætt við til að breyta slurry til að koma í veg fyrir vatnstap við vökvun og herðingu. Sellulósi eter er algengasta vatnshaldandi efnið um þessar mundir. Vegna þess að jónískt CE mun hvarfast við Ca2+, notaðu oft ójónað CE, svo sem: hýdroxýprópýl metýl sellulósa eter, hýdroxýetýl metýl sellulósa eter og metýl sellulósa eter. Það er mikilvægt að rannsaka eiginleika sellulósaeter breytts gifs til að nota gifs betur í skreytingarverkfræði.

Sellulósaeter er hásameindaefnasamband framleitt með hvarfi alkalísellulósa og eterunarefnis við ákveðnar aðstæður. Ójóníski sellulósaeterinn sem notaður er í byggingarverkfræði hefur góða dreifingu, vökvasöfnun, bindingu og þykknandi áhrif. Viðbót á sellulósaeter hefur mjög augljós áhrif á vökvasöfnun gifs, en beygju- og þrýstistyrkur gifshertu líkamans minnkar einnig lítillega með aukningu á magni íblöndunar. Þetta er vegna þess að sellulósaeter hefur ákveðin loftfælniáhrif, sem mun setja loftbólur í blöndun slurry, og dregur þannig úr vélrænni eiginleikum hertu líkamans. Á sama tíma mun of mikið af sellulósaeter gera gifsblönduna of klístraða, sem leiðir til byggingarframmistöðu hennar.

Vökvaferli gifs má skipta í fjögur skref: upplausn kalsíumsúlfathemihýdrats, kristöllunarkjarna kalsíumsúlfat tvíhýdrats, vöxtur kristallaðs kjarna og myndun kristallaðrar uppbyggingu. Í vökvunarferli gifs mun vatnssækni virknihópurinn af sellulósaeter, sem aðsogast á yfirborð gifs agna, festa hluta vatnssameinda og seinka þannig kjarnamyndunarferli gifsvökvunar og lengja bindingartíma gifs. Í gegnum SEM athugun komst Mroz að því að þrátt fyrir að tilvist sellulósaeter seinkaði vexti kristalla, en jók skörun og samsöfnun kristalla.

Sellulósaeter inniheldur vatnssækna hópa þannig að það hefur ákveðna vatnssækni, fjölliða langa keðju sem tengist innbyrðis þannig að það hefur mikla seigju, víxlverkun þeirra tveggja gerir að sellulósa hefur góð vatnsheldandi þykknunaráhrif á gifsblöndu. Bulichen útskýrði vökvasöfnunarkerfi sellulósaeters í sementi. Við litla blöndun, aðsogast sellulósaeter á sementi til að frásogast vatn í sameinda og ásamt bólgu til að ná vökvasöfnun. Á þessum tíma er vökvasöfnun léleg. Stórir skammtar af sellulósaeter myndar hundruð nanómetra til nokkurra míkrona af kolloidal fjölliðu, sem hindrar í raun hlaupkerfið í holunni, til að ná skilvirkri vökvasöfnun. Verkunarháttur sellulósaeters í gifsi er sá sami og í sementi, en hærri styrkur SO42- í vökvafasa gifsþurrkunar mun veikja vatnsheldandi áhrif sellulósa.

Byggt á ofangreindu innihaldi má komast að því að núverandi rannsóknir á sellulósaeter breyttu gifsi beinist að mestu leyti að vökvunarferli sellulósaeters á gifsblöndu, vökvasöfnunareiginleika, vélræna eiginleika og örbyggingu hertu líkamans og vélbúnaði sellulósaetersins. vökvasöfnun. Hins vegar er rannsóknin á samspili sellulósaeters og gifsþurrkunar við háan hita enn ófullnægjandi. Sellulóseter vatnslausn mun gelatínist við ákveðið hitastig. Þegar hitastigið eykst mun seigja sellulósaeter vatnslausnar smám saman minnka. Þegar gelatínunarhitastiginu er náð, fellur sellulósaeter út í hvítt hlaup. Til dæmis, í byggingu sumarsins, er umhverfishitastigið hátt, hitauppstreymiseiginleikar sellulósaeters eru bundnir til að leiða til breytinga á vinnsluhæfni breytts gifslausnar. Þessi vinna kannar áhrif hitahækkunar á vinnsluhæfni sellulósaeter breytts gifsefnis með kerfisbundnum tilraunum og veitir leiðbeiningar um hagnýta notkun sellulósaeter breytts gifs.

1. Tilraun

1.1 Hráefni

Gips er náttúrulegt byggingargifs af β-gerð frá Beijing Ecological Home Group.

Sellulóseter valinn úr Shandong Yiteng Group hýdroxýprópýl metýlsellulósaeter, vörulýsingar fyrir 75.000 mPa·s, 100.000 mPa·s og 200.000 mPa·s, hlauphitastig yfir 60 ℃. Sítrónusýra var valin sem gifs retarder.

1.2 Gigtarpróf

Gigtarprófunartækið sem notað var var RST⁃CC mælitæki framleitt af BROOKFIELD USA. Riðfræðilegar breytur eins og plastseigja og ávöxtunarspenna gifsgróðurs voru ákvörðuð með MBT⁃40F⁃0046 sýnisíláti og CC3⁃40 snúningi og gögnin voru unnin með RHE3000 hugbúnaði.

Eiginleikar gifsblöndu eru í samræmi við rheological hegðun Bingham vökva, sem venjulega er rannsakað með Bingham líkani. Hins vegar, vegna gervimýktar sellulósaeters sem bætt er við fjölliða-breytt gifs, hefur slurry blandan venjulega ákveðna klippþynningareiginleika. Í þessu tilviki getur breytt Bingham (M⁃B) líkan betur lýst rheological feril gifs. Til þess að rannsaka skurðaflögun gifs notar þetta verk einnig Herschel⁃Bulkley (H⁃B) líkanið.

1.3 Vökvasöfnunarpróf

Prófunaraðferð vísar til GB/T28627⁃2012 Gissunarplástur. Í tilrauninni með hitastig sem breytu var gifsið forhitað 1 klst fyrirfram við samsvarandi hitastig í ofninum og blandaða vatnið sem notað var í tilrauninni var forhitað 1 klst í samsvarandi hitastigi í vatnsbaði með stöðugu hitastigi og tækið notað. var forhitað.

1.4 Vatnaflfræðileg þvermál próf

Vatnsaflsþvermál (D50) HPMC fjölliðasambands í fljótandi fasa var mælt með því að nota kraftmikinn ljósdreifandi kornastærðargreiningartæki (Malvern Zetasizer NanoZS90).

2. Niðurstöður og umræður

2.1 Gigtarfræðilegir eiginleikar HPMC breytts gips

Sýnileg seigja er hlutfall skurðspennu og skurðhraða sem verkar á vökva og er færibreyta til að einkenna flæði vökva sem ekki eru frá Newton. Sýnileg seigja breyttu gifslausnarinnar breyttist með innihaldi sellulósaeters samkvæmt þremur mismunandi forskriftum (75.000mPa·s, 100.000mpa·s og 200.000mPa·s). Prófshitastigið var 20 ℃. Þegar skúfhraði rheometers er 14mín-1, má komast að því að seigja gifshreinsunar eykst með aukningu á HPMC innlimun, og því hærri sem HPMC seigja er, því hærri verður seigja breytts gifslausnar. Þetta gefur til kynna að HPMC hafi augljós þykknunar- og seigjueigandi áhrif á gifslausn. Gipslausn og sellulósaeter eru efni með ákveðna seigju. Í breyttu gifsblöndunni er sellulósaeter aðsogað á yfirborð gifsvökvaafurða og netið sem myndast af sellulósaeter og netið sem myndast af gifsblöndunni eru samtvinnuð, sem leiðir til „yfirstöðuáhrifa“ sem bætir verulega heildarseigjuna. hið breytta gifs byggt efni.

Skúf ⁃ streituferlar hreins gifs (G⁃H) og breytts gifsmassa (G⁃H) dópað með 75000mPa·s-HPMC, eins og ályktað er af endurskoðuðu Bingham (M⁃B) líkani. Það má komast að því að með aukningu á skurðhraða eykst skurðspenna blöndunnar einnig. Plastseigju (ηp) og skurðálag (τ0) gildi fyrir hreint gifs og HPMC breytt gifs við mismunandi hitastig eru fengin.

Af plastseigju (ηp) og álagsspennu (τ0) gildi hreins gifs og HPMC breytts gifs við mismunandi hitastig, má sjá að flæðispenna HPMC breytts gifs mun minnka stöðugt með hækkun hitastigs, og uppskeran. streita mun minnka um 33% við 60 ℃ samanborið við 20 ℃. Með því að fylgjast með plastseigjuferlinu má komast að því að plastseigja breytts gifshreinsunar minnkar einnig með hækkun hitastigs. Hins vegar eykst álagsálag og plastseigja hreinnar gifslausnar lítillega með hækkun hitastigs, sem gefur til kynna að breyting á rheological breytum HPMC breyttrar gifs slurry í ferli hitahækkunar stafar af breytingum á HPMC eiginleikum.

Flutningsálagsgildi gifshreinsunar endurspeglar hámarks skurðspennugildi þegar grisjan þolir skurðaflögun. Því hærra sem álagsgildið er, því stöðugra getur gifshreinsið verið. Seigjan úr plasti endurspeglar aflögunarhraða gifshreinsunar. Því meiri sem plastseigjan er, því lengri verður aflögunartími slurrys. Niðurstaðan er sú að tvær rheological breytur HPMC breyttrar gifslausnar lækka augljóslega með hækkun hitastigs og þykknunaráhrif HPMC á gifslausn eru veik.

Skúflögun slurrys vísar til klippingarþykknunar eða klippþynningaráhrifa sem endurspeglast af slurrynni þegar hún verður fyrir klippikrafti. Skúflögunaráhrif slurrys má dæma með gerviplastvísitölunni n sem fæst úr aðlögunarferilnum. Þegar n < 1 sýnir gifsþynningin skera þynningu og klippþynningarstig gifsþynningar verður hærri með lækkun á n. Þegar n > 1 sýndi gifsþynningin skúfþykknun og skurðþykknunarstig gifsþurrunnar jókst með aukningu á n. Gigtarferlar HPMC-breytts gifsþurrkunar við mismunandi hitastig byggt á Herschel⁃Bulkley (H⁃B) líkanfestingu, fá þannig gerviplastvísitölu n fyrir HPMC breytta gifslausn.

Samkvæmt gerviþynningarvísitölu n á HPMC breyttri gifsþurrku er skurðaflögun gifsþynningar blandaðs við HPMC klippingarþynning og n gildið eykst smám saman með hækkun hitastigs, sem gefur til kynna að skurðþynningarhegðun HPMC breytts gifs muni veikjast að vissu marki þegar hitastig hefur áhrif á það.

Byggt á augljósum seigjubreytingum á breyttu gifslausninni með skurðhraða sem er reiknaður út frá 75000 mPa· HPMC gögnum um skurðspennu við mismunandi hitastig, má komast að því að plastseigja breyttu gifsgrindrunnar minnkar hratt með aukningu skurðhraða, sem sannreynir mátunarniðurstöðu H⁃B líkansins. Hin breytta gifslausn sýndi klippþynningareiginleika. Með aukningu hitastigs minnkar sýnileg seigja blöndunnar að vissu marki við lágan skurðhraða, sem gefur til kynna að klippþynningaráhrif breytts gifshreinsunar séu veikt.

Við raunverulega notkun á gifskítti þarf að auðvelt sé að afmynda gifsþurrkur í nuddferlinu og haldast stöðugur í kyrrstöðu, sem krefst þess að gifsþynning hafi góða klippþynningareiginleika og skurðbreyting á HPMC breyttu gifsi er sjaldgæf. að vissu marki, sem ekki er til þess fallið að byggja gifsefni. Seigja HPMC er ein af mikilvægu breytunum og einnig aðalástæðan fyrir því að það gegnir hlutverki þykknunar til að bæta breytilega eiginleika blöndunarflæðis. Selluósaeter hefur sjálfur eiginleika heits hlaups, seigja vatnslausnar þess minnkar smám saman þegar hitastigið hækkar og hvítt hlaup fellur út þegar gellunarhitastiginu er náð. Breyting á rheological breytum sellulósaeter breytts gifs með hitastigi er nátengd breytingunni á seigju, vegna þess að þykknunaráhrifin eru afleiðing af yfirbyggingu sellulósaeters og blönduðs slurrys. Í verklegri verkfræði ætti að íhuga áhrif umhverfishita á HPMC frammistöðu. Til dæmis ætti að stjórna hitastigi hráefna við háan hita á sumrin til að forðast lélegan vinnuafköst breytts gifs af völdum háhita.

2.2 Vatnssöfnun áHPMC breytt gifs

Vatnssöfnun gifsgruggs sem breytt er með þremur mismunandi forskriftum sellulósaeters er breytt með skammtastærðinni. Með aukningu á HPMC skömmtum er vatnssöfnunarhlutfall gifshreinsunar verulega bætt og aukningin verður stöðug þegar HPMC skammtur nær 0,3%. Að lokum er vatnssöfnunarhlutfall gifshreinsunar stöðugt við 90% ~ 95%. Þetta gefur til kynna að HPMC hafi augljós vatnsheldandi áhrif á steinpasta, en vatnsheldandi áhrifin eru ekki verulega bætt þar sem skammturinn heldur áfram að aukast. Þrjár forskriftir á HPMC vatnssöfnunarhraða munurinn er ekki mikill, til dæmis þegar innihaldið er 0,3%, vatnssöfnunarhlutfallið er 5%, staðalfrávikið er 2,2. HPMC með hæstu seigju er ekki hæsta vökvasöfnunarhlutfallið og HPMC með lægstu seigju er ekki lægsta vatnssöfnunarhlutfall. Hins vegar, samanborið við hreint gifs, er vatnssöfnunarhlutfall þriggja HPMC fyrir gifsgrind verulega bætt og vatnssöfnunarhlutfall breytts gifs í 0,3% innihaldinu er aukið um 95%, 106%, 97% miðað við auður viðmiðunarhópur. Sellulósaeter getur augljóslega bætt vökvasöfnun gifsþurrku. Með aukningu á HPMC-innihaldi nær vatnssöfnunarhraði HPMC-breytts gifslausnar með mismunandi seigju smám saman mettunarmarkinu. 10000mPa·sHPMC náði mettunarpunktinum við 0,3%, 75000mPa·s og 20000mPa·s HPMC náði mettunarpunktinum við 0,2%. Niðurstöðurnar sýna að vökvasöfnun 75000mPa·s HPMC breytts gifs breytist með hitastigi við mismunandi skammta. Með lækkun hitastigs minnkar vatnssöfnunarhraði HPMC breytts gifs smám saman, en vatnssöfnunarhraði hreins gifs helst í grundvallaratriðum óbreytt, sem gefur til kynna að hækkun hitastigs veiki vökvasöfnunaráhrif HPMC á gifs. Vatnssöfnunarhlutfall HPMC lækkaði um 31,5% þegar hitastigið hækkaði úr 20 ℃ í 40 ℃. Þegar hitastigið hækkar úr 40 ℃ í 60 ℃ er vatnssöfnunarhlutfall HPMC breytts gifs í grundvallaratriðum það sama og hreins gifs, sem gefur til kynna að HPMC hafi tapað áhrifum þess að bæta vökvasöfnun gifs á þessum tíma. Jian Jian og Wang Peiming lögðu til að sellulósaeter sjálft hafi hitauppstreymi hlaup fyrirbæri, hitabreyting mun leiða til breytinga á seigju, formgerð og aðsogs sellulósaeter, sem er skylt að leiða til breytinga á frammistöðu slurry blanda. Bulichen fann einnig að kraftmikil seigja sementlausna sem innihalda HPMC minnkaði með hækkandi hitastigi.

Breyting á vökvasöfnun blöndunnar sem stafar af hækkun hitastigs ætti að sameina með vélbúnaði sellulósaeters. Bulichen útskýrði hvernig sellulósaeter getur haldið vatni í sementi. Í sementbundnum kerfum bætir HPMC vatnssöfnunarhraða slurry með því að draga úr gegndræpi „síukökunnar“ sem myndast af sementikerfinu. Ákveðinn styrkur HPMC í vökvafasanum mun mynda nokkur hundruð nanómetra til nokkurra míkrona kvoðasambands, þetta hefur ákveðið rúmmál fjölliða uppbyggingu getur í raun stíflað vatnsflutningsrásina í blöndunni, dregið úr gegndræpi "síuköku". til að ná skilvirkri vökvasöfnun. Bulichen sýndi einnig að HPMCS í gifsi sýnir sama verkun. Þess vegna getur rannsókn á vatnsaflsþvermáli tengsla sem myndast af HPMC í vökvafasanum útskýrt áhrif HPMC á vökvasöfnun gifs.

2.3 Vatnaflfræðileg þvermál HPMC kolloidsambands

Agnadreifingarferlar með mismunandi styrkleika 75.000mPa·s HPMC í vökvafasanum og agnadreifingarferlar með þremur forskriftum HPMC í vökvafasanum við styrkleikann 0,6%. Það má sjá á agnadreifingarferli HPMC af þremur forskriftum í vökvafasanum þegar styrkurinn er 0,6% að með aukningu HPMC styrks eykst kornastærð tengdra efnasambanda sem myndast í vökvafasanum einnig. Þegar styrkurinn er lágur eru agnirnar sem myndast við HPMC samloðun litlar og aðeins lítill hluti HPMC safnast saman í agnir sem eru um 100nm. Þegar styrkur HPMC er 1% er mikill fjöldi kvoðasambanda með vatnsafnfræðilegt þvermál um það bil 300nm, sem er mikilvægt merki um sameindaskörun. Þessi „stóra rúmmál“ fjölliðunarbygging getur í raun lokað fyrir vatnsflutningsrásina í blöndunni, dregið úr „gegndræpi kökunnar“ og samsvarandi vökvasöfnun gifsblöndunnar við þennan styrk er einnig meiri en 90%. Vatnsaflsþvermál HPMC með mismunandi seigju í vökvafasa er í grundvallaratriðum það sama, sem skýrir svipaðan vatnssöfnunarhraða HPMC breyttrar gifslausnar með mismunandi seigju.

Kornastærðardreifingarferlar 75000mPa·s HPMC með 1% styrk við mismunandi hitastig. Með aukningu hitastigs er augljóslega hægt að finna niðurbrot HPMC kvoðasambands. Við 40 ℃ hvarf stórt rúmmál 300nm sambandsins alveg og brotnaði niður í agnir með litlum rúmmáli, 15nm. Með frekari aukningu hitastigs verður HPMC að minni agnum og vatnssöfnun gifsþurrkunar glatast alveg.

Fyrirbæri HPMC eiginleika sem breytast með hækkun hitastigs er einnig þekkt sem heitt hlaup eiginleika, núverandi almenna skoðun er sú að við lágt hitastig, HPMC stórsameindir fyrst dreift í vatni til að leysa upp lausn, munu HPMC sameindir í háum styrk mynda stór agnasamband . Þegar hitastigið hækkar minnkar vökvun HPMC, vatnið á milli keðja losnar smám saman, stóru tengslasamböndin dreifast smám saman í litlar agnir, seigja lausnarinnar minnkar og þrívídd netkerfi myndast við hlaupið. hitastigi er náð og hvíta hlaupinu er fellt út.

Bodvik komst að því að örbyggingu og aðsogseiginleikar HPMC í vökvafasa breyttust. Ásamt kenningu Bulichen um að HPMC kvoðasamband hindri vatnsflutningsrás slurry, var komist að þeirri niðurstöðu að hækkun hitastigs leiddi til sundrunar á HPMC kvoðasambandi, sem leiddi til minnkunar á vökvasöfnun breytts gifs.

3. Niðurstaða

(1) Sellulóseter sjálfur hefur mikla seigju og „yfir“ áhrif með gifslausn, sem hefur augljós þykknunaráhrif. Við stofuhita verða þykknunaráhrifin augljósari með aukningu á seigju og skömmtum af sellulósaeter. Hins vegar, með hækkun hitastigs, minnkar seigja sellulósaeter, þykknunaráhrif þess veikjast, afrakstur klippiálags og plastseigju gifsblöndu minnkar, gervimýkingin veikist og byggingareiginleikinn versnar.

(2) Sellulósaeter bætti vökvasöfnun gifs, en með hækkun hitastigs minnkaði vökvasöfnun breytts gifs einnig verulega, jafnvel við 60 ℃ mun algjörlega missa áhrif vatnssöfnunar. Vatnssöfnunarhraði gifshreinsunar var verulega bætt með sellulósaeter og vatnssöfnunarhraði HPMC breyttrar gifslausnar með mismunandi seigju náði smám saman mettunarmarki með aukningu á skömmtum. Gipsvatnssöfnun er almennt í réttu hlutfalli við seigju sellulósaeter, við mikla seigju hefur lítil áhrif.

(3) Innri þættirnir sem breyta vökvasöfnun sellulósaeters með hitastigi eru nátengdir smásæjum formgerð sellulósaeters í vökvafasa. Við ákveðinn styrk hefur sellulósaeter tilhneigingu til að safnast saman til að mynda stór kvoðasamband, sem hindrar vatnsflutningsrás gifsblöndunnar til að ná mikilli vökvasöfnun. Hins vegar, með hækkun hitastigs, vegna varmahlaupareiginleika sellulósaetersins sjálfs, dreifist áður myndað stór kvoðasamband aftur, sem leiðir til lækkunar á vökvasöfnun.