Éter de celulose não iônica no cimento polímero

Como um aditivo indispensável no cimento polímero, o éter de celulose não iônica recebeu atenção e pesquisa extensas. Com base na literatura relevante em casa e no exterior, a lei e o mecanismo de argamassa de cimento éter não iônica de celulose foram discutidos dos aspectos dos tipos e seleção do éter de celulose não iônica, seu efeito nas propriedades físicas do cimento polímero, Seu efeito na micromorfologia e nas propriedades mecânicas e as deficiências da pesquisa atual foram apresentadas. Este trabalho promoverá a aplicação de éter de celulose no cimento polímero.

Palavras -chave: Éter de celulose não iônica, cimento polímero, propriedades físicas, propriedades mecânicas, microestrutura

1. Visão geral

Com os crescentes requisitos de demanda e desempenho do cimento polímeros na indústria da construção, a adição de aditivos à sua modificação tornou -se um ponto de acesso de pesquisa, entre os quais o éter de celulose tem sido amplamente utilizado devido ao seu efeito na retenção de água da argamassa de cimento, espessamento, retardamento, ar, ar, ar, ar, ar, ar, ar, ar, ar, ar, ar, ar, ar, ar, ar e assim por diante. Neste artigo, são descritos os tipos de éter de celulose, os efeitos nas propriedades físicas e mecânicas do cimento polímero e a micromorfologia do cimento polímero, que fornece uma referência teórica para a aplicação de éter de celulose no cimento polímeros.

2. Tipos de éter de celulose não iônica

O éter de celulose é um tipo de composto de polímero com a estrutura de éter feita de celulose. Existem muitos tipos de éter de celulose, que tem grande influência nas propriedades dos materiais baseados em cimento e é difícil de escolher. De acordo com a estrutura química dos substituintes, eles podem ser divididos em éteres aniônicos, catiônicos e não iônicos. Éter de celulose não iônica com substituinte da cadeia lateral de H, CH3, C2H5, (CH2CH20) NH, [CH2CH (CH3) 0] NH e outros grupos não dissociáveis ​​são os mais amplamente utilizados em cimento, os representantes típicos são o éter metilo-celulose. Éter de celulose, éter de hidroxietil metillululose, éter de hidroxietillelululose e assim por diante. Diferentes tipos de éteres de celulose têm efeitos diferentes no tempo de configuração do cimento. De acordo com relatos anteriores da literatura, o HEC tem a mais forte capacidade de retardamento de cimento, seguida pelo HPMC e HEMC, e o MC tem o pior. Para o mesmo tipo de éter de celulose, peso molecular ou viscosidade, metil, hidroxietil e teor de hidroxipropil desses grupos são diferentes, seu efeito de retardamento também é diferente. De um modo geral, quanto maior a viscosidade e maior o conteúdo de grupos não dissociáveis, pior a capacidade de atraso. Portanto, no processo de produção real, de acordo com os requisitos da coagulação comercial de argamassa, o conteúdo de grupo funcional apropriado do éter de celulose pode ser selecionado. Ou na produção de éter de celulose ao mesmo tempo, ajuste o conteúdo dos grupos funcionais, faça com que ele atenda aos requisitos de diferentes argamassas.

3、A influência do éter de celulose não iônica nas propriedades físicas do cimento polímero

3.1 Coagulação lenta

A fim de prolongar o tempo de endurecimento da hidratação do cimento, de modo que a argamassa recém-mista em muito tempo permaneça plástica, de modo a ajustar o tempo de configuração da argamassa recém-mista, melhorar sua operabilidade, geralmente adiciona retardador em argamassa, não O éter iônico de celulose é adequado para cimento polimérico é um retardador comum.

O efeito de retardamento do éter de celulose não iônica no cimento é afetado principalmente por seu próprio tipo, viscosidade, dosagem, composição diferente de minerais de cimento e outros fatores. Pourchez J et al. mostrou que quanto maior o grau de metilação do éter da celulose, pior o efeito de retardamento, enquanto o peso molecular do éter de celulose e hidroxipropoxi teve um efeito fraco no retardamento da hidratação do cimento. Com o aumento da viscosidade e a quantidade de doping de éter de celulose não iônica, a camada de adsorção na superfície das partículas de cimento é espessada e o tempo de configuração inicial e final do cimento é estendido e o efeito de retardamento é mais óbvio. Estudos mostraram que a liberação precoce de calor das lamas de cimento com conteúdo diferente do HEMC é cerca de 15% menor que a das puras de cimento, mas não há diferença significativa no processo de hidratação posterior. Singh Nk et al. mostrou que, com o aumento da quantidade de dopagem do HEC, a liberação de calor de hidratação da argamassa de cimento modificada mostrou uma tendência de aumentar o primeiro e depois diminuir, e o conteúdo de HEC ao atingir a liberação máxima de calor de hidratação estava relacionado à idade de cura.

Além disso, verificou -se que o efeito de retardamento do éter de celulose não iônica está intimamente relacionado à composição do cimento. Peschard et al. descobriu que quanto menor o conteúdo do aluminato de TricCium (C3a) no cimento, mais óbvio o efeito retardador do éter de celulose. Schmitz L et al. Acreditava que isso foi causado pelas diferentes maneiras de éter de celulose à cinética de hidratação do silicato de Tricalcium (C3s) e aluminato de tricocio (C3a). O éter da celulose pode reduzir a taxa de reação no período de aceleração dos C3s, enquanto para C3A, poderia prolongar o período de indução e, finalmente, atrasar o processo de solidificação e endurecimento da argamassa.

Existem opiniões diferentes sobre o mecanismo de hidratação de cemental não iônica por etono da celulose. Silva et al. Liu acreditava que a introdução do éter de celulose causaria a viscosidade da solução de poros, bloqueando assim o movimento dos íons e atrasando a condensação. No entanto, Pourchez et al. Acreditava que havia uma relação óbvia entre o atraso do éter da celulose para consolidar a hidratação e a viscosidade da pasta de cimento. Outra teoria é que o efeito retardador do éter de celulose está intimamente relacionado à degradação alcalina. Os polissacarídeos tendem a se degradar facilmente para produzir ácido hidroxil carboxílico, o que pode atrasar a hidratação do cimento em condições alcalinas. No entanto, estudos descobriram que o éter de celulose é muito estável sob condições alcalinas e apenas se degrada ligeiramente, e a degradação tem pouco efeito no atraso da hidratação do cimento. Atualmente, a visão mais consistente é que o efeito de retardamento é causado principalmente por adsorção. Especificamente, o grupo hidroxila na superfície molecular do éter de celulose é ácido, a Ca (0H) no sistema de cimento de hidratação e outras fases minerais são alcalinas. Sob a ação sinérgica da ligação de hidrogênio, as moléculas de éter de celulose ácida e hidrofóbica e hidrofóbica serão adsorvidas na superfície das partículas de cimento alcalino e produtos de hidratação. Além disso, um filme fino é formado em sua superfície, o que dificulta o crescimento adicional desses núcleos de cristal de fase mineral e atrasa a hidratação e a configuração do cimento. Quanto mais forte a capacidade de adsorção entre os produtos de hidratação do cimento e o éter da celulose, mais óbvio é o atraso de hidratação do cimento. Por um lado, o tamanho do impedimento estérico desempenha um papel decisivo na capacidade de adsorção, como o pequeno impedimento estérico do grupo hidroxila, sua forte acidez, a adsorção também é forte. Por outro lado, a capacidade de adsorção também depende da composição de produtos de hidratação do cimento. Pourchez et al. descobriram que o éter de celulose é facilmente adsorvido à superfície dos produtos de hidratação, como CA (0H) 2, gel CSH e hidrato de aluminato de cálcio, mas não é fácil ser adsorvido por ettringita e fase não ilegal. O estudo de Mullert também mostrou que o éter de celulose teve uma forte adsorção nos C3s e seus produtos de hidratação, de modo que a hidratação da fase de silicato foi significativamente atrasada. A adsorção de ettringita foi baixa, mas a formação de ettringita foi significativamente atrasada. Isso ocorreu porque o atraso na formação de ettringita foi afetado pelo equilíbrio de Ca2+ em solução, que foi a continuação do atraso do éter da celulose na hidratação de silicato.

3.2 Preservação da água

Outro efeito de modificação importante do éter de celulose na argamassa de cimento é aparecer como um agente de retenção de água, o que pode impedir que a umidade da argamassa úmida evapore prematuramente ou seja absorvida pela base e retarda a hidratação do cimento ao estender o tempo de operação de A argamassa úmida, para garantir que a argamassa fina possa ser penteada, a argamassa de reboco pode ser espalhada e a argamassa fácil de absorver não precisa ser pré-úmida.

A capacidade de retenção de água do éter de celulose está intimamente relacionada à sua viscosidade, dosagem, tipo e temperatura ambiente. Outras condições são as mesmas, quanto maior a viscosidade do éter da celulose, melhor o efeito de retenção de água, uma pequena quantidade de éter de celulose pode tornar a taxa de retenção de água muito melhorada; Para o mesmo éter de celulose, quanto maior a quantidade adicionada, maior a taxa de retenção de água de argamassa modificada, mas há um valor ideal, além do qual a taxa de retenção de água aumenta lentamente. Para diferentes tipos de éter de celulose, também existem diferenças na retenção de água, como o HPMC nas mesmas condições que o MC melhor retenção de água. Além disso, o desempenho de retenção de água do éter da celulose diminui com o aumento da temperatura ambiente.

Acredita -se geralmente que a razão pela qual o éter de celulose tem a função da retenção de água se deve principalmente ao 0H na molécula e o átomo de 0 na ligação éter estará associado a moléculas de água para sintetizar a ligação de hidrogênio, de modo que a água livre se torne a ligação água, para desempenhar um bom papel da retenção de água; Acredita -se também que a cadeia macromolecular éter de celulose desempenha um papel restritivo na difusão de moléculas de água, de modo a controlar efetivamente a evaporação da água, para obter alta retenção de água; Pourchez J argumentou que o éter da celulose alcançou o efeito de retenção de água, melhorando as propriedades reológicas da pasta de cimento recém -mista, a estrutura da rede porosa e a formação de filme éter de celulose que impediu a difusão da água. Laetitia P et al. Acredite também que a propriedade reológica da argamassa é um fator -chave, mas também acredite que a viscosidade não é o único fator que determina o excelente desempenho de retenção de água da argamassa. Vale a pena notar que, embora o éter de celulose tenha um bom desempenho de retenção de água, mas sua absorção de água de argamassa de cimento endurecida modificada será reduzida, o motivo é que éter de celulose no filme de argamassa e na argamassa um grande número de pequenos poros fechados, bloqueando a argamassa dentro do capilar.

3.3 espessamento

A consistência da argamassa é um dos índices importantes para medir seu desempenho de trabalho. O éter de celulose é frequentemente introduzido para aumentar a consistência. A “consistência” representa a capacidade da argamassa recém -mista de fluir e deformar sob a ação da gravidade ou forças externas. As duas propriedades de espessamento e retenção de água se complementam. A adição de uma quantidade apropriada de éter de celulose pode não apenas melhorar o desempenho da retenção de água da argamassa, mas também aumentar a consistência da consistência da argamassa, aumentar significativamente a capacidade anti-dispersão do cimento, melhorar o desempenho da ligação entre a argamassa e a matriz e Reduza o fenômeno de flacidez da argamassa.

O efeito espessante do éter da celulose vem principalmente de sua própria viscosidade, maior a viscosidade, melhor o efeito espessante, mas se a viscosidade for muito grande, reduzirá a fluidez da argamassa, afetando a construção. Os fatores que afetam a mudança de viscosidade, como peso molecular (ou grau de polimerização) e concentração de éter de celulose, temperatura da solução, taxa de cisalhamento, afetarão o efeito final de espessamento.

O mecanismo de espessamento de éter de celulose vem principalmente da hidratação e emaranhamento entre moléculas. Por um lado, a cadeia polimérica do éter de celulose é fácil de formar a ligação de hidrogênio com água na água, a ligação de hidrogênio faz com que ela tenha alta hidratação; Por outro lado, quando o éter de celulose é adicionado à argamassa, ele absorve muita água, para que seu próprio volume seja amplamente expandido, reduzindo o espaço livre de partículas, ao mesmo tempo, as cadeias moleculares de celulose se entrelaçam entre si Para formar uma estrutura de rede tridimensional, as partículas de argamassa são cercadas nas quais, não o fluxo livre. Em outras palavras, sob essas duas ações, a viscosidade do sistema é melhorada, alcançando assim o efeito espessante desejado.

4. Efeito do éter de celulose não iônica na morfologia e estrutura dos poros do cimento polímero

Como pode ser visto no exposto, o éter de celulose não iônica desempenha um papel vital no cimento polímero, e sua adição certamente afetará a microestrutura de toda a argamassa de cimento. Os resultados mostram que o éter de celulose não iônica geralmente aumenta a porosidade da argamassa de cimento e o número de poros no tamanho de 3 nm ~ 350um aumenta, entre os quais o número de poros na faixa de 100nm ~ 500nm aumenta mais. A influência na estrutura dos poros da argamassa de cimento está intimamente relacionada ao tipo e viscosidade do éter de celulose não iônica adicionado. Ou Zhihua et al. Acreditava que, quando a viscosidade é a mesma, a porosidade da argamassa de cimento modificada por HEC é menor que a do HPMC e MC adicionada como modificadores. Para o mesmo éter de celulose, quanto menor a viscosidade, menor a porosidade da argamassa de cimento modificada. Ao estudar o efeito do HPMC na abertura da placa de isolamento de cimento espumada, Wang Yanru et al. descobriram que a adição de HPMC não altera significativamente a porosidade, mas pode reduzir significativamente a abertura. No entanto, Zhang Guodian et al. descobriram que quanto maior o conteúdo do HEMC, mais óbvia a influência na estrutura dos poros da pasta de cimento. A adição de HEMC pode aumentar significativamente a porosidade, o volume total de poros e o raio médio de poros da pasta de cimento, mas a área superficial específica do poro diminui, e o número de grandes poros capilares maiores que 50nm de diâmetro aumenta significativamente, e os poros introduzidos introduzidos são principalmente poros fechados.

Foi analisado o efeito do éter de celulose não iônica no processo de formação da estrutura dos poros de pasta de cimento. Verificou -se que a adição de éter de celulose mudou principalmente as propriedades da fase líquida. Por um lado, a tensão da superfície da fase líquida diminui, facilitando a formação de bolhas na argamassa de cimento e diminuirá a drenagem da fase líquida e a difusão de bolhas, para que pequenas bolhas sejam difíceis de se reunir em grandes bolhas e descarregar, de modo que o vazio é muito aumentado; Por outro lado, a viscosidade da fase líquida aumenta, o que também inibe a drenagem, a difusão da bolha e a fusão da bolha e aumenta a capacidade de estabilizar bolhas. Portanto, o modo de influência do éter de celulose na distribuição do tamanho dos poros da argamassa de cimento pode ser obtido: Na faixa de tamanho de poro de mais de 100 nm, as bolhas podem ser introduzidas reduzindo a tensão superficial da fase líquida, e a difusão de bolhas pode ser inibida por aumentar a viscosidade líquida; Na região de 30nm ~ 60nm, o número de poros na região pode ser afetado pela inibição da fusão de bolhas menores.

5. Influência do éter de celulose não iônica nas propriedades mecânicas do cimento polímero

As propriedades mecânicas do cimento polímero estão intimamente relacionadas à sua morfologia. Com a adição de éter de celulose não iônica, a porosidade aumenta, que deve ter um efeito adverso em sua força, especialmente a resistência à compressão e a resistência à flexão. A redução da resistência à compressão da argamassa de cimento é significativamente maior que a força da flexão. Ou Zhihua et al. Estudou a influência de diferentes tipos de éter de celulose não iônica nas propriedades mecânicas da argamassa de cimento e descobriu que a força da argamassa de cimento éter de celulose é menor que a argamassa de cimento puro, e a menor resistência à compressão 28D foi apenas 44,3% do de pura pasta de cimento. A resistência à compressão e a resistência à flexão do éter HPMC, HEMC e MC de celulose são semelhantes, enquanto a resistência à compressão e a resistência à flexão da pasta de cimento modificadas por HEC em cada idade são significativamente maiores. Isso está intimamente relacionado à sua viscosidade ou peso molecular, quanto maior a viscosidade ou peso molecular do éter da celulose, ou maior a atividade da superfície, menor a força de sua argamassa de cimento modificada.

No entanto, também foi demonstrado que o éter de celulose não iônica pode aumentar a resistência à tração, flexibilidade e coesibilidade da argamassa de cimento. Huang Liangen et al. descobriram que, ao contrário da lei de mudança de força de compressão, a resistência ao cisalhamento e a resistência à tração da pasta aumentaram com o aumento do conteúdo do éter de celulose na argamassa de cimento. Análise da razão, após a adição de éter de celulose e emulsão de polímeros juntos para formar um grande número de filmes densos de polímeros, melhorar bastante a flexibilidade da pasta e produtos de hidratação de cimento, cimento não ilumiado, enchimentos e outros materiais preenchidos neste filme , para garantir a resistência à tração do sistema de revestimento.

A fim de melhorar o desempenho do cimento polímeros de éter não iônico de celulose, melhorar as propriedades físicas da argamassa de cimento ao mesmo tempo, não reduz significativamente suas propriedades mecânicas, a prática usual é combinar com éter de celulose e outras adincturas, adicionadas a adicionadas a a argamassa de cimento. Li Tao-Wen et al. descobriram que o aditivo composto composto de éter de celulose e cola de polímero em pó não apenas melhorou levemente a resistência à flexão e a resistência à compressão da argamassa, de modo que a coesão e a viscosidade da argamassa de cimento são mais adequadas para a construção de revestimento, mas também melhorou significativamente a retenção de água Capacidade de argamassa em comparação com éter único de celulose. Xu Qi et al. Adicionado em pó de escória, agente redutor de água e Hemc e descobriu que o agente redutor de água e o pó mineral podem aumentar a densidade de argamassa, reduzir o número de orifícios, de modo a melhorar a força e o módulo elástico da argamassa. O HEMC pode aumentar a resistência à união de argamassa de argamassa, mas não é boa para a resistência à compressão e o módulo elástico da argamassa. Yang Xiaojie et al. descobriram que a rachadura de retração plástica da argamassa de cimento pode ser significativamente reduzida após a mistura de fibra HEMC e PP.

6. Conclusão

O éter de celulose não iônica desempenha um papel importante no cimento polímero, que pode melhorar significativamente as propriedades físicas (incluindo retardagem de coagulação, retenção de água, espessamento), morfologia microscópica e propriedades mecânicas da argamassa de cimento. Muito trabalho foi feito sobre a modificação de materiais baseados em cimento por éter de celulose, mas ainda existem alguns problemas que precisam de um estudo mais aprofundado. Por exemplo, em aplicações práticas de engenharia, pouca atenção é dada à reologia, propriedades de deformação, estabilidade de volume e durabilidade de materiais baseados em cimento modificados e um relacionamento correspondente regular não foi estabelecido com éter de celulose adicional. A pesquisa sobre o mecanismo de migração dos produtos de hidratação de éter de celulose e cimento na reação de hidratação ainda é insuficiente. O processo de ação e o mecanismo dos aditivos compostos compostos por éter de celulose e outras aditivos não são claros o suficiente. A adição composta de éter de celulose e materiais reforçados inorgânicos, como fibra de vidro, não foi aperfeiçoada. Tudo isso será o foco de pesquisas futuras para fornecer orientações teóricas para melhorar ainda mais o desempenho do cimento polímero.