Нојонски целулоза етер во полимерниот цемент

Како неопходен додаток во полимерниот цемент, нејонскиот целулозен етер доби широко внимание и истражување. Врз основа на релевантната литература дома и во странство, законот и механизмот на нејонски целулоза етер модифициран цементен малтер беше дискутиран од аспектите на типовите и изборот на нејонски целулозен етер, неговиот ефект врз физичките својства на полимерниот цемент, Нејзиниот ефект врз микроморфологијата и механичките својства и недостатоците на тековните истражувања беа изнесени. Оваа работа ќе промовира примена на целулоза етер во полимерниот цемент.

Клучни зборови: Нејонски целулоза етер, полимер цемент, физички својства, механички својства, микроструктура

1. Преглед

Со зголемената побарувачка и барањата за перформанси на полимерниот цемент во градежната индустрија, додавањето на адитиви на неговата модификација стана жариште за истражување, меѓу кои, целулозата етер е широко користен заради ефектот врз задржувањето на водата во цементниот малтер, задебелување, ретардирање, воздух И така натаму. Во овој труд се опишани видовите на целулоза етер, ефектите врз физичките и механичките својства на полимерниот цемент и микроморфологијата на полимерниот цемент, што обезбедува теоретска референца за примена на целулозен етер во полимерниот цемент.

2. Видови на нејонски целулозен етер

Целулозата етер е еден вид полимерно соединение со етерска структура направена од целулоза. Постојат многу видови на целулозен етер, што има големо влијание врз својствата на материјалите засновани на цемент и е тешко да се изберат. Според хемиската структура на супституентите, тие можат да се поделат на анјонски, катјонски и нејонски етери. Нојонски целулозен етер со супституент на страничен ланец на H, CH3, C2H5, (CH2CH20) NH, [CH2CH (CH3) 0] NH и други не-разоткриени групи се најшироко користени во цемент, 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 поставување на цемент. Според претходните извештаи за литература, ХЕЦ има најсилна способност за ретардирање за цемент, проследена со HPMC и HEMC, а MC има најлошо. За ист вид на целулоза етер, молекуларна тежина или вискозност, метил, хидроксиетил, хидроксипропил содржина на овие групи се различни, неговиот ефект на ретардирање е исто така различен. Општо земено, колку е поголема вискозноста и поголема содржина на групи што не се распаѓаат, толку е полоша способноста за одложување. Затоа, во реалниот процес на производство, според барањата на комерцијална коагулација на малтер, може да се избере соодветна функционална содржина на групата на целулоза етер. Или во производство на целулоза етер во исто време, прилагодете ја содржината на функционалните групи, направете ја да ги исполни барањата на различен малтер.

3、Влијанието на нејонскиот целулозен етер врз физичките својства на полимерниот цемент

3.1 Бавна коагулација

Со цел да се продолжи времето на зацврстување на хидратацијата на цементот, така што ново мешаниот малтер за долго време да остане пластичен, за да се прилагоди времето на поставување на ново мешаниот малтер, да се подобри неговата оперативност, обично додава ретардер во малтер, не- Јонската целулоза етер е погоден за полимерниот цемент е вообичаен ретардер.

Враќањето на ефектот на нејонскиот целулозен етер врз цементот е главно под влијание на сопствениот тип, вискозност, доза, различен состав на минерали на цемент и други фактори. Pourchez J et al. покажа дека колку е повисок степен на метилација на целулоза етер, толку е полошо ефектот на ретардирање, додека молекуларната тежина на целулозата етер и хидроксипропокси содржината има слаб ефект врз ретардирањето на хидратацијата на цемент. Со зголемувањето на вискозноста и количината на допинг на не јонска целулоза етер, слојот на адсорпција на површината на честичките на цемент е задебелена, а почетното и конечно време на поставување на цементот се продолжуваат, а ефектот на задржување е поочигледен. Студиите покажаа дека раното ослободување на топлината на цементните кашеби со различна содржина на HEMC е околу 15% пониско од онаа на чиста цементна кашеста маса, но нема значителна разлика во подоцнежниот процес на хидратација. Синг Нк и др. покажа дека со зголемувањето на количината на HEC допинг, хидратацијата на топлината на модифициран цементен малтер покажа тренд на прво зголемување и потоа намалување, а содржината на HEC при достигнување на максимално ослободување на топлина на хидратацијата беше поврзана со возраста на лекување.

Покрај тоа, откриено е дека ефектот на ретардирање на нејонскиот целулозен етер е тесно поврзан со составот на цемент. Пешард и сор. откриле дека колку е помала содржината на алуминиум на трикциум (C3A) во цемент, толку е поочигледен ефектот на задржување на целулозата етер. Шмиц Л и др. веруваше дека ова е предизвикано од различните начини на целулоза етер до хидратациската кинетика на Трикциум силикат (C3S) и трикциум алуминиум (C3A). Целулозата етер може да ја намали стапката на реакција во периодот на забрзување на C3, додека за C3A, може да го продолжи периодот на индукција и конечно да го одложи процесот на зацврстување и зацврстување на малтер.

Постојат различни мислења за механизмот на не јонски целулозен етер одложување на хидратацијата на цементот. Силва и сор. Лиу верувал дека воведувањето на целулоза етер ќе предизвика да се зголеми вискозноста на растворот на порите, со што се блокира движењето на јони и одложување на кондензацијата. Сепак, Пурчез и сор. веруваше дека постои очигледна врска помеѓу доцнењето на целулозниот етер до хидратацијата на цемент и вискозноста на кашеста маса. Друга теорија е дека ефектот на ретардирање на целулозата етер е тесно поврзан со деградацијата на алкалните. Полисахаридите имаат тенденција да се деградираат лесно за да произведат хидроксилна карбоксилна киселина што може да ја одложи хидратацијата на цемент под алкални услови. Сепак, студиите откриле дека целулозата етер е многу стабилен под алкални услови и само малку се деградира, а деградацијата има мал ефект врз доцнењето на хидратацијата на цемент. Во моментов, поконзистентниот став е дека ефектот на ретардирање главно е предизвикан од адсорпција. Поточно, хидроксилната група на молекуларната површина на целулозата етер е кисела, CA (0H) во системот за хидратација на цемент и други минерални фази се алкални. Под синергистичко дејство на сврзување со водород, комплексни и хидрофобни, кисели молекули на целулоза етер ќе бидат adsorbed на површината на алкалните цементни честички и производите за хидратација. Покрај тоа, на нејзината површина се формира тенок филм, што го попречува понатамошниот раст на овие кристални јадра од минерална фаза и ја одложува хидратацијата и поставувањето на цемент. Колку е посилен капацитетот на адсорпција помеѓу производите за хидратација на цемент и целулозата етер, толку е поочигледно задоцнувањето на хидратацијата на цементот. Од една страна, големината на стерилната пречка игра одлучувачка улога во капацитетот на адсорпција, како што е малата стерична пречка на хидроксил групата, нејзината силна киселост, адсорпцијата е исто така силна. Од друга страна, капацитетот на адсорпција исто така зависи од составот на хидратациони производи на цемент. Pourchez et al. откриле дека целулозата етер лесно се adsorbed на површината на хидратационите производи како што се Ca (0H) 2, CSH гел и хидрат на алуминиум на калциум, но не е лесно да се adsorbed со етрингит и нехидрирана фаза. Студијата на Мулерт исто така покажа дека целулозата етер има силна адсорпција на C3 и нејзините производи за хидратација, така што хидратацијата на силикатната фаза беше значително одложена. Адсорпцијата на етиргит беше мала, но формирањето на еттригит беше значително одложено. Ова е затоа што одложувањето на формирањето на еттригит беше под влијание на рамнотежата Ca2+ во растворот, што беше продолжување на доцнењето на целулозата етер во силикатна хидратација.

3.2 Зачувување на вода

Друг важен ефект на модификација на целулозата етер во цементен малтер е да се појави како средство за задржување на вода, што може да ја спречи влагата во влажен малтер да испарува предвреме или да се апсорбира од основата и да се одложи хидратација на цемент додека го продолжува времето на работа на Влажниот малтер, за да се осигури дека може да се чешла тенкиот малтер, може да се шири малтериран малтер, а лесен за апсорпција на малтер не треба да биде пред-wet.

Капацитетот за задржување на водата на целулоза етер е тесно поврзан со неговата вискозност, доза, вид и температура на околината. Другите услови се исти, толку е поголема вискозноста на целулозниот етер, толку подобро е ефектот за задржување на водата, мала количина на целулоза етер може да ја направи стапката на задржување на водата на малтер во голема мерка подобрена; За истиот целулозен етер, колку е поголема додадената количина, толку е поголема стапката на задржување на водата на модифициран малтер, но постои оптимална вредност, над што стапката на задржување на водата се зголемува полека. За различни видови на целулозен етер, постојат и разлики во задржувањето на водата, како што е HPMC под исти услови од MC подобро задржување на водата. Покрај тоа, перформансите за задржување на водата на целулоза етер се намалуваат со зголемувањето на температурата на околината.

Општо се верува дека причината зошто целулозата етер има функција на задржување на водата главно се должи на 0H на молекулот и 0 атомот на етерската врска ќе биде поврзана со молекули на вода за да ја синтетизираат водородната врска, така што слободната вода станува обврзувачка вода, за да се игра добра улога на задржување на водата; Исто така, се верува дека целулозниот етер макромолекуларен ланец игра рестриктивна улога во дифузијата на молекулите на водата, со цел ефикасно контрола на испарувањето на водата, за да се постигне високо задржување на водата; Pourchez J тврди дека целулозата етер го постигнал ефектот на задржување на водата со подобрување на реолошките својства на ново мешаната кашеста маса, структурата на порозната мрежа и формирањето на целулозен етер филм што го попречува дифузијата на водата. Laetitia P et al. Исто така, верувајте дека реолошката сопственост на малтер е клучен фактор, но исто така верувајте дека вискозноста не е единствениот фактор што ги одредува одличните перформанси за задржување на водата на малтер. Вреди да се напомене дека иако целулозата етер има добри перформанси за задржување на водата, но неговата модифицирана зацврстена апсорпција на вода во вода ќе се намали, причината е што целулозата етер во филмот за малтер и во малтер голем број мали затворени пори, блокирајќи малтер во капиларот.

3.3 Задебелување

Конзистентноста на малтер е еден од важните индекси за мерење на нејзините работни перформанси. Целулозата етер често се воведува за да се зголеми конзистентноста. „Конзистентност“ претставува способност на свежо мешан малтер да тече и да се деформира под дејство на гравитација или надворешни сили. Двете својства на задебелување и задржување на водата се надополнуваат едни со други. Додавање соодветна количина на целулоза етер не само што може да ги подобри перформансите на задржување на водата на малтер, да обезбеди непречена конструкција, туку и да ја зголеми конзистентноста на малтер, значително да ја зголеми можноста за анти-дисперзија на цемент, да ги подобри перформансите на врската помеѓу малтер и матрица и матрица и Намалете го феноменот на миризба на малтер.

Задебелување на ефектот на целулозата етер главно доаѓа од сопствената вискозност, толку е поголема вискозноста, толку подобро е ефектот на задебелување, но ако вискозноста е преголем, тоа ќе ја намали флуидноста на малтер, што влијае на конструкцијата. Факторите кои влијаат на промената на вискозноста, како што е молекуларната тежина (или степенот на полимеризација) и концентрацијата на целулозата етер, температурата на растворот, стапката на смолкнување, ќе влијаат на конечниот ефект на задебелување.

Механизмот за задебелување на целулозата етер главно доаѓа од хидратација и испреплетеност помеѓу молекулите. Од една страна, полимерниот ланец на целулоза етер е лесен за формирање на водородна врска со вода во вода, водородната врска го прави да има висока хидратација; Од друга страна, кога целулоза етер се додава во малтерот, тој ќе апсорбира многу вода, така што сопствениот волумен е значително проширен, намалувајќи го слободниот простор на честичките, во исто време молекуларни ланци на целулоза етер се испреплетуваат едни со други За да формираат тродимензионална мрежна структура, опкружени се честички на малтер во кои, а не слободен проток. Со други зборови, под овие две активности, вискозноста на системот се подобрува, со што се постигнува посакуваниот ефект на задебелување.

4. Ефект на нејонска целулоза етер врз морфологијата и порите структура на полимерниот цемент

Како што може да се види од горенаведеното, нејонскиот целулозен етер игра клучна улога во полимерниот цемент, а неговото додавање сигурно ќе влијае на микроструктурата на целиот цементен малтер. Резултатите покажуваат дека нејонскиот целулозен етер обично ја зголемува порозноста на цементниот малтер, а бројот на пори во големина од 3nm ~ 350UM се зголемува, меѓу кои најмногу се зголемува бројот на пори во опсег од 100nm ~ 500nm. Влијанието врз структурата на порите на цементниот малтер е тесно поврзано со видот и вискозноста на не јонскиот целулозен етер додаден. Ou Zhihua et al. веруваше дека кога вискозноста е иста, порозноста на цементниот малтер модифицирана од ХЕЦ е помала од онаа на HPMC и MC додадени како модификатори. За истиот целулоза етер, колку е помал вискозноста, толку е помала порозноста на модифицираниот цементен малтер. Со проучување на ефектот на HPMC врз отворот на таблата за изолација на цемент, Ванг Јанру и сор. откриле дека додавањето на HPMC не ја менува значително порозноста, но може значително да ја намали решетката. Сепак, angанг Гудијан 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 пори на кашеста маса на цемент, но специфичната површина на пораките се намалува, а бројот на големи капиларни пори поголеми од дијаметар од 50nm значително се зголемува, а воведените пори се зголемуваат, а воведените пори главно се затворени пори.

Беше анализиран ефектот на нејонскиот целулозен етер врз процесот на формирање на структурата на порите на кашеста маса на цемент. Откриено е дека додавањето на целулоза етер главно ги менува својствата на течната фаза. Од една страна, напнатоста на површината на течната фаза се намалува, со што е лесно да се формираат меурчиња во цементен малтер и ќе ја забават дифузијата на течната фаза и дифузијата на меурчиња, така што малите меури е тешко да се соберат во големи меурчиња и празнење, така што празнината е значително зголемен; Од друга страна, се зголемува вискозноста на течната фаза, што исто така ја инхибира дренажата, дифузијата на меурчиња и спојувањето на меурчиња и ја подобрува можноста за стабилизирање на меурчиња. Затоа, може да се добие режим на влијание на целулоза етер врз дистрибуцијата на големината на порите на цементниот малтер: Во опсегот на големината на порите од повеќе од 100nm, меурчињата може да се воведат со намалување на површинската напнатост на течната фаза, а дифузијата на меурчиња може да се инхибира со зголемување на течната вискозност; Во регионот од 30nm ~ 60nm, бројот на пори во регионот може да биде под влијание на инхибиција на спојувањето на помалите меурчиња.

5. Влијание на нејонски целулозен етер врз механички 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 треба да има негативен ефект врз неговата јачина, особено на компресивната јачина и флексиралната јачина. Намалувањето на компресивната јачина на цементниот малтер е значително поголемо од флексиралната јачина. Ou Zhihua et al. го проучувал влијанието на различни типови на нејонски целулозен етер врз механичките својства на цементниот малтер и открил дека јачината на целулозниот етер модифициран цементен малтер е помала од онаа на чист цементен малтер, а најниската јачина на компресија од 28Д е само 44,3% на онаа на чиста цементна кашеста маса. Компресивната јачина и флексиралната јачина на HPMC, HEMC и MC целулоза етер модифицирани се слични, додека компресивната јачина и флексиралната јачина на HEC модифицираната цементна кашеста маса во секоја возраст се значително повисоки. Ова е тесно поврзано со нивната вискозност или молекуларна тежина, толку 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 јачината на затегнување, флексибилноста и кохезибилноста на цементниот малтер. Хуанг Лианген и сор. откриле дека, спротивно на законот за промена на јачината на компресијата, јачината на смолкнување и јачината на затегнување на кашеста маса се зголемиле со зголемувањето на содржината на целулоза етер во цементен малтер. Анализа на причината, по додавањето на целулоза етер и полимерна емулзија заедно за да формираат голем број густи полимерни филм, во голема мерка ја подобруваат флексибилноста на кашеста маса и производи за хидратација на цемент, нехидрирани цемент, полнила и други материјали исполнети во овој филм , за да се обезбеди јачина на затегнување на системот за обложување.

Со цел да се подобрат перформансите на не-јонски целулозен етер модифициран полимер цемент, подобрување на физичките својства на цементниот малтер во исто време, не ги намалува значително неговите механички својства, вообичаената практика е да одговара на целулоза етер и други приемници, додадени на цементниот малтер. Ли Тао-Вен и сор. откриле дека композитниот додаток составен од целулозен етер и полимерниот лепак во прав не само што малку ја подобри јачината на свиткување и компресивната јачина на малтер, така што кохезивноста и вискозноста на цементниот малтер се посоодветни за конструкцијата на облогата, туку и значително го подобриле задржувањето на водата Капацитет на малтер во споредба со единечен целулозен етер. Xu Qi et al. Додаден прашок за пареа, агент за намалување на водата и HEMC и откри дека агентот за намалување на водата и минералниот прав можат да ја зголемат густината на малтер, да го намалат бројот на дупките, со цел да се подобри јачината и еластичниот модул на малтер. HEMC може да ја зголеми затегнувачката јачина на врската на малтер, но не е добро за јачината на компресијата и еластичниот модул на малтер. Јанг Ксиаој и др. откриле дека пластичното пукање на намалување на цементниот малтер може значително да се намали по мешање на HEMC и PP влакна.

6. Заклучок

Нејонскиот целулозен етер игра важна улога во полимерниот цемент, што може значително да ги подобри физичките својства (вклучително и ретардирање на коагулација, задржување на водата, задебелување), микроскопска морфологија и механички својства на цементен малтер. Направена е многу работа за модификација на материјалите засновани на цемент од целулоза етер, но сè уште има некои проблеми на кои им треба понатамошно проучување. На пример, во практични инженерски апликации, малку внимание се посветува на реологијата, својствата на деформацијата, стабилноста на волуменот и издржливоста на модифицираните материјали засновани на цемент и не е воспоставено редовен соодветен однос со додаден целулозен етер. Истражувањето за миграцискиот механизам на целулозни етер полимер и производи за хидратација на цемент во реакција на хидратација е сè уште недоволно. Процесот на дејствување и механизмот на сложените адитиви составени од целулозен етер и други додатоци не се доволно јасни. Композитното додавање на целулоза етер и неоргански армирани материјали како што се стаклени влакна не се усовршени. Сите овие ќе бидат во фокусот на идните истражувања за да се обезбеди теоретско водство за понатамошно подобрување на перформансите на полимерниот цемент.