Нејонски целулзен етер во полимер цемент

Како незаменлив додаток во полимерниот цемент, нејонскиот целулозен етер доби големо внимание и истражување. Врз основа на релевантната литература дома и во странство, законот и механизмот на цементен малтер модифициран со нејонски целулозен етер беа дискутирани од аспекти на видовите и изборот на нејонски целулозен етер, неговиот ефект врз физичките својства на полимерниот цемент, Неговиот ефект врз микроморфологијата и механичките својства, а беа истакнати и недостатоците на тековното истражување. Оваа работа ќе ја промовира примената на целулозниот етер во полимерниот цемент.

Клучни зборови: нејонски целулзен етер, полимер цемент, физички својства, механички својства, микроструктура

1. Преглед

Со зголемената побарувачка и барањата за изведба на полимерниот цемент во градежната индустрија, додавањето адитиви во неговата модификација стана истражувачко жариште, меѓу кои целулозниот етер е широко користен поради неговиот ефект врз задржувањето на водата од цементниот малтер, згуснувањето, забавувањето, воздухот. и така натаму. Во овој труд се опишани видовите на целулозниот етер, ефектите врз физичките и механичките својства на полимерниот цемент и микроморфологијата на полимерниот цемент, што дава теоретска референца за примена на целулозниот етер во полимерниот цемент.

2. Видови нејонски целулозен етер

Целулозниот етер е еден вид полимерно соединение со структура на етер направено од целулоза. Постојат многу видови на целулозни етер, кој има големо влијание врз својствата на материјалите на база на цемент и е тешко да се избере. Според хемиската структура на супституентите, тие можат да се поделат на анјонски, катјонски и нејонски етери. Нејонски целулозен етер со супституент на страничен синџир на H, cH3, c2H5, (cH2cH20)nH, [cH2cH(cH3)0]nH и други групи кои не се раздвојуваат е најшироко користен во цементот, типични претставници се метил целулоза етер, хидроксипропил метил целулоза етер, хидроксиетил метил целулоза етер, хидроксиетил целулоза етер и така натаму. Различни видови на целулозни етери имаат различни ефекти врз времето на стврднување на цементот. Според претходните извештаи од литературата, HEC има најсилна способност за забавување на цементот, проследено со HPMc и HEMc, а Mc има најлоша способност. За ист вид на целулоза етер, молекуларна тежина или вискозност, метил, хидроксиетил, хидроксипропил содржината на овие групи се различни, нејзиниот забавен ефект е исто така различен. Општо земено, колку е поголема вискозноста и колку е поголема содржината на нераздвојливите групи, толку е полоша способноста за одложување. Затоа, во вистинскиот производствен процес, според барањата на коагулацијата на комерцијалниот малтер, може да се избере соодветна функционална група содржина на целулозниот етер. Или во производството на целулоза етер во исто време, прилагодете ја содржината на функционалните групи, направете ја да ги задоволи барањата на различни малтер.

3,влијанието на нејонскиот целулозен етер врз физичките својства на полимерниот цемент

3.1 Бавна коагулација

Со цел да се продолжи времето на хидратација на стврднување на цементот, така што новоизмешаниот малтер долго време да остане пластичен, за да се прилагоди времето на стврднување на новоизмешаниот малтер, да се подобри неговата оперативност, обично се додава забавувач во малтер, не- јонски целулоза етер е погоден за полимер цемент е заеднички забавувач.

Забавувачкиот ефект на нејонскиот целулозен етер врз цементот главно е под влијание на неговиот сопствен тип, вискозност, дозирање, различниот состав на цементните минерали и други фактори. Порчез Ј и сор. покажа дека колку е поголем степенот на метилација на целулозниот етер, толку е полош ефектот на забавување, додека молекуларната тежина на целулозниот етер и содржината на хидроксипропокси има слаб ефект врз забавувањето на хидратацијата на цементот. Со зголемување на вискозноста и допинг количеството на нејонски целулозен етер, адсорпциониот слој на површината на цементните честички се згуснува, а почетното и последното време на стврднување на цементот се продолжува, а ефектот на забавување е поочигледен. Истражувањата покажаа дека раното ослободување на топлина на цементните кашеста маса со различна содржина на HEMC е околу 15% пониско од она на чистите цементни кашеста маса, но нема значајна разлика во подоцнежниот процес на хидратација. Синг НК и сор. покажа дека со зголемување на количината на HEc допинг, ослободувањето на топлината на хидратација на модифицираниот цементен малтер покажа тренд на прво зголемување, а потоа намалување, а содржината на HEC при достигнување на максималното ослободување на топлина за хидратација беше поврзана со староста на стврднување.

Дополнително, откриено е дека забавувачкиот ефект на нејонскиот целулзен етер е тесно поврзан со составот на цементот. Пешард и сор. откриле дека колку е помала содржината на трикалциум алуминат (C3A) во цементот, толку е поочигледен забавувачкиот ефект на целулозниот етер. Шмиц Л и сор. се веруваше дека ова е предизвикано од различните начини на целулозниот етер до кинетиката на хидратација на трикалциум силикат (C3S) и трикалциум алуминат (C3A). Целулозниот етер може да ја намали стапката на реакција во периодот на забрзување на C3S, додека за C3A, може да го продолжи периодот на индукција и конечно да го одложи процесот на зацврстување и стврднување на малтерот.

Постојат различни мислења за механизмот на нејонски целулозен етер кој ја одложува хидратацијата на цементот. Силва и сор. Лиу верувал дека воведувањето на целулозниот етер ќе предизвика зголемување на вискозноста на растворот на порите, со што ќе се блокира движењето на јоните и ќе се одложи кондензацијата. Сепак, Порчез и сор. веруваше дека постои очигледна врска помеѓу доцнењето на целулозниот етер до хидратацијата на цементот и вискозноста на цементната кашеста маса. Друга теорија е дека забавувачкиот ефект на целулозниот етер е тесно поврзан со деградацијата на алкалите. Полисахаридите имаат тенденција лесно да се разградуваат за да произведат хидроксилна карбоксилна киселина која може да ја одложи хидратацијата на цементот во алкални услови. Сепак, студиите открија дека целулозниот етер е многу стабилен во алкални услови и само малку се разградува, а деградацијата има мало влијание врз одложувањето на хидратацијата на цементот. Во моментов, поконзистентно мислење е дека ефектот на забавување е главно предизвикан од адсорпција. Поточно, хидроксилната група на молекуларната површина на целулозниот етер е кисела, ca(0H) во системот за хидратација на цементот, а другите минерални фази се алкални. Под синергетско дејство на водородното поврзување, комплексирањето и хидрофобните, киселинските целулозни етер молекули ќе се адсорбираат на површината на алкалните цементни честички и производите за хидратација. Дополнително, на неговата површина се формира тенок филм, кој го попречува понатамошниот раст на овие кристални јадра од минерална фаза и го одложува хидратацијата и стврднувањето на цементот. Колку е посилен капацитетот на адсорпција помеѓу производите за хидратација на цемент и целулозниот етер, толку е поочигледно доцнењето на хидратацијата на цементот. Од една страна, големината на стеричната пречка игра одлучувачка улога во капацитетот на адсорпција, како што е малата стерична пречка на хидроксилната група, нејзината силна киселост, адсорпцијата е исто така силна. Од друга страна, капацитетот на адсорпција зависи и од составот на производите за хидратација на цементот. Пурчез и сор. откриле дека целулозниот етер лесно се адсорбира на површината на производите за хидратација како што се ca(0H)2, csH гел и калциум алуминат хидрат, но не е лесно да се адсорбира со етрингит и нехидрирана фаза. Студијата на Мулерт, исто така, покажа дека целулозниот етер има силна адсорпција на c3s и неговите производи за хидратација, така што хидратацијата на силикатната фаза беше значително одложена. Адсорпцијата на етрингит беше ниска, но формирањето на етрингит беше значително одложено. Тоа беше затоа што доцнењето во формирањето на етрингит беше под влијание на рамнотежата на ca2+ во растворот, што беше продолжение на доцнењето на целулозниот етер во силикатната хидратација.

3.2 Зачувување на водата

Друг важен модификациски ефект на целулозниот етер во цементниот малтер е да се појави како средство за задржување вода, што може да спречи предвремено испарување на влагата во влажниот малтер или да се апсорбира од основата и да ја одложи хидратацијата на цементот додека го продолжува времето на работа на влажен малтер, за да се осигури дека тенок малтер може да се чешла, малтерисаниот малтер може да се намачка, а малтерот што лесно се впива не треба претходно да се навлажнува.

Капацитетот за задржување вода на целулозниот етер е тесно поврзан со неговата вискозност, дозата, видот и температурата на околината. Другите услови се исти, колку е поголема вискозноста на целулозниот етер, толку е подобар ефектот на задржување на водата, мала количина целулзен етер може да направи стапката на задржување на водата на малтерот значително да се подобри; За истиот целулозен етер, колку е поголема количината додадена, толку е поголема стапката на задржување на водата на модифицираниот малтер, но постои оптимална вредност, над која стапката на задржување на водата полека се зголемува. За различни видови целулозни етер, исто така има разлики во задржувањето на водата, како што е HPMc под исти услови од Mc подобро задржување на водата. Покрај тоа, перформансите на задржување на водата на целулозниот етер се намалуваат со зголемувањето на температурата на околината.

Општо се верува дека причината зошто целулозниот етер има функција на задржување на водата главно се должи на 0H на молекулата и 0 атомот на етерската врска ќе биде поврзан со молекулите на водата за синтетизирање на водородна врска, така што слободната вода станува врзувачка. вода, за да игра добра улога на задржување на водата; Исто така, се верува дека макромолекуларниот синџир на целулозниот етер игра рестриктивна улога во дифузијата на молекулите на водата, за ефикасно да се контролира испарувањето на водата, за да се постигне високо задржување на водата; Поурчез Ј тврдеше дека целулозниот етер го постигнува ефектот на задржување на водата преку подобрување на реолошките својства на новоизмешаната цементна кашеста маса, структурата на порозната мрежа и формирањето на целулозна етерна фолија која ја попречува дифузијата на водата. Laetitia P et al. исто така, веруваат дека реолошките својства на малтерот се клучен фактор, но исто така веруваат дека вискозноста не е единствениот фактор што ги одредува одличните перформанси на малтерот за задржување на водата. Вреди да се напомене дека иако целулозниот етер има добри перформанси за задржување на водата, но неговата модифицирана апсорпција на вода од зацврстен цементен малтер ќе се намали, причината е што целулозниот етер во малтерската фолија, а во малтерот голем број мали затворени пори, блокирајќи малтерот во внатрешноста на капиларот.

3.3 Задебелување

Конзистентноста на малтерот е еден од важните показатели за мерење на неговите работни перформанси. Целулозниот етер често се воведува за да се зголеми конзистентноста. „Конзистентност“ ја претставува способноста на свежо измешаниот малтер да тече и да се деформира под дејство на гравитацијата или надворешните сили. Двете својства на згуснување и задржување на водата се надополнуваат една со друга. Додавањето соодветно количество целулозен етер не само што може да ги подобри перформансите на малтерот за задржување на водата, да обезбеди непречена конструкција, туку и да ја зголеми конзистентноста на малтерот, значително да ја зголеми способноста за антидисперзија на цементот, да ги подобри перформансите на врската помеѓу малтерот и матрицата и намалување на појавата на опаѓање на малтерот.

Ефектот на згуснување на целулозниот етер главно доаѓа од сопствената вискозност, колку е поголема вискозноста, толку е подобар ефектот на згуснување, но ако вискозноста е преголема, тоа ќе ја намали флуидноста на малтерот, што ќе влијае на конструкцијата. Факторите кои влијаат на промената на вискозноста, како што се молекуларната тежина (или степенот на полимеризација) и концентрацијата на целулозниот етер, температурата на растворот, брзината на смолкнување, ќе влијаат на конечниот ефект на згуснување.

Механизмот на згуснување на целулозниот етер главно доаѓа од хидратација и заплеткување помеѓу молекулите. Од една страна, полимерниот синџир на целулозниот етер е лесно да се формира водородна врска со вода во вода, водородната врска го прави да има висока хидратација; Од друга страна, кога целулозниот етер ќе се додаде во малтерот, тој ќе апсорбира многу вода, така што сопствениот волумен е многу проширен, намалувајќи го слободниот простор на честичките, во исто време молекуларните синџири на целулоза етер се испреплетуваат едни со други. за да се формира тродимензионална мрежна структура, малтерните честички се опкружени во кои, а не слободен проток. Со други зборови, при овие две дејства, вискозноста на системот се подобрува, со што се постигнува саканиот ефект на згуснување.

4. Ефект на нејонски целулзен етер врз морфологијата и структурата на порите на полимерниот цемент

Како што може да се види од горенаведеното, нејонскиот целулзен етер игра витална улога во полимерниот цемент, а неговото додавање секако ќе влијае на микроструктурата на целиот цементен малтер. Резултатите покажуваат дека нејонскиот целулзен етер обично ја зголемува порозноста на цементниот малтер, а бројот на порите во големина од 3nm ~ 350um се зголемува, меѓу кои најмногу се зголемува бројот на порите во опсег од 100nm ~ 500nm. Влијанието врз структурата на порите на цементниот малтер е тесно поврзано со видот и вискозноста на додадениот нејонски целулозен етер. Оу Жихуа и сор. се веруваше дека кога вискозитетот е ист, порозноста на цементниот малтер модифициран со HEC е помала од онаа на HPMc и Mc додадени како модификатори. За истиот целулозен етер, колку е помал вискозноста, толку е помала порозноста на модифицираниот цементен малтер. Со проучување на ефектот на HPMc на отворот на пенената цементна изолациона плоча, Ванг Јанру и сор. покажа дека додавањето на HPMC не ја менува значително порозноста, но може значително да ја намали блендата. Сепак, Џанг Гуодијан и сор. откриле дека колку е поголема содржината на HEMc, толку е поочигледно влијанието врз структурата на порите на цементната кашеста маса. Додавањето на HEMc може значително да ја зголеми порозноста, вкупниот волумен на порите и просечниот радиус на порите на цементната кашеста маса, но специфичната површина на порите се намалува, а бројот на големи капиларни пори поголеми од 50 nm во дијаметар значително се зголемува, а воведените пори главно се затворени пори.

Анализиран е ефектот на нејонскиот целулозен етер врз процесот на формирање на структурата на порите на цементната кашеста маса. Откриено е дека додавањето на целулозниот етер главно ги менува својствата на течната фаза. Од една страна, површинскиот напон на течната фаза се намалува, што го олеснува формирањето меурчиња во цементниот малтер и ќе го забави одводот на течната фаза и дифузијата на меурчиња, така што малите меурчиња тешко се собираат во големи меурчиња и се испуштаат, така што празнењето е значително зголемен; Од друга страна, вискозноста на течната фаза се зголемува, што исто така ја инхибира дренажата, дифузијата на меурчиња и спојувањето на меурчиња и ја подобрува способноста за стабилизирање на меурите. Затоа, може да се добие начинот на влијание на целулозниот етер врз дистрибуцијата на големината на порите на цементниот малтер: во опсегот на големината на порите од повеќе од 100 nm, меурите може да се внесат со намалување на површинскиот напон на течната фаза, а дифузијата на меурчиња може да се инхибира со зголемување на вискозноста на течноста; во регионот од 30nm ~ 60nm, бројот на порите во регионот може да биде засегнат со инхибиција на спојувањето на помалите меурчиња.

5. Влијание на нејонски целулозен етер врз механичките својства на полимерниот цемент

Механичките својства на полимерниот цемент се тесно поврзани со неговата морфологија. Со додавање на нејонски целулозен етер, порозноста се зголемува, што сигурно ќе има негативен ефект врз неговата цврстина, особено на јакоста на притисок и јакоста на свиткување. Намалувањето на јакоста на притисок на цементниот малтер е значително поголемо од јакоста на свиткување. Оу Жихуа и сор. го проучувал влијанието на различните видови нејонски целулозен етер врз механичките својства на цементниот малтер и открил дека цврстината на цементниот малтер модифициран со целулозен етер е помала од онаа на чистиот цементен малтер, а најниската 28d јакост на притисок била само 44,3% од онаа од чиста цементна кашеста маса. Јакоста на притисок и јакоста на свиткување на модифицираните HPMc, HEMC и MC целулозни етер се слични, додека јакоста на притисок и јакоста на свиткување на HEc модифицираната цементна кашеста маса во секоја возраст се значително повисоки. Ова е тесно поврзано со нивната вискозност или молекуларна тежина, колку е поголема вискозноста или молекуларната тежина на целулозниот етер, или колку е поголема површинската активност, толку е помала јачината на неговиот модифициран цементен малтер.

Сепак, исто така се покажа дека нејонскиот целулозен етер може да ја подобри цврстината на истегнување, флексибилноста и кохезибилноста на цементниот малтер. Хуанг Лианген и сор. откриле дека, спротивно на законот за промена на јакоста на притисок, јакоста на смолкнување и цврстината на истегнување на кашеста маса се зголемуваат со зголемувањето на содржината на целулозниот етер во цементниот малтер. Анализата на причината, по додавањето на целулозниот етер и полимерната емулзија заедно за да формираат голем број на густа полимерна фолија, значително ја подобруваат флексибилноста на кашеста маса и производите за хидратација на цемент, нехидриран цемент, полнила и други материјали исполнети во овој филм. , за да се обезбеди цврстина на истегнување на системот за обложување.

Со цел да се подобрат перформансите на нејонскиот полимер цемент модифициран со целулоза етер, да се подобрат физичките својства на цементниот малтер во исто време, да не се намалуваат значително неговите механички својства, вообичаената практика е да се совпаѓаат целулозниот етер и другите примеси, додадени на цементниот малтер. Ли Тао-вен и сор. откри дека композитниот адитив составен од целулозен етер и прашок за полимер лепак не само што малку ја подобри јакоста на свиткување и цврстината на притисок на малтерот, така што кохезивноста и вискозноста на цементниот малтер се посоодветни за конструкцијата на облогата, туку и значително го подобрија задржувањето на водата капацитет на малтер во споредба со едноцелулозен етер. Ксу Чи и сор. додаде згура во прав, средство за намалување на вода и HEMc, и откри дека средството за намалување на водата и минералниот прав може да ја зголемат густината на малтерот, да го намалат бројот на дупки, за да ја подобрат јачината и еластичниот модул на малтерот. HEMc може да ја зголеми цврстината на затегнувачката врска на малтерот, но не е добро за јакоста на притисок и еластичниот модул на малтерот. Јанг Ксијаоџие и сор. откриле дека пластичното напукнување со собирање на цементниот малтер може значително да се намали по мешањето на HEMc и PP влакната.

6. Заклучок

Нејонскиот целулзен етер игра важна улога во полимерниот цемент, кој може значително да ги подобри физичките својства (вклучувајќи ја забавува коагулацијата, задржувањето на водата, згуснувањето), микроскопската морфологија и механичките својства на цементниот малтер. Направено е многу работа на модификација на материјалите базирани на цемент со целулозен етер, но сè уште има некои проблеми кои бараат дополнително проучување. На пример, во практичните инженерски апликации, малку внимание се посветува на реологијата, својствата на деформација, стабилноста на волуменот и издржливоста на модифицираните материјали базирани на цемент, а не е воспоставена регуларна соодветна врска со додаден целулозен етер. Истражувањето за механизмот на миграција на целулозниот етер полимер и производите за хидратација на цемент во реакцијата на хидратација сè уште е недоволно. Процесот на дејство и механизмот на соединението адитиви составени од целулоза етер и други примеси не се доволно јасни. Композитното додавање на целулоза етер и неоргански армирани материјали како што се стаклените влакна не е усовршено. Сите овие ќе бидат во фокусот на идните истражувања за да се обезбедат теоретски насоки за понатамошно подобрување на перформансите на полимерниот цемент.