Влияние температуры окружающей среды на работоспособность целлюлозного эфира модифицированного гипса

Эффективность целлюлозного эфира модифицированного гипса при разных температурах окружающей среды очень отличается, но его механизм не ясен. Было изучено влияние эфира целлюлозного эфира на реологические параметры и удержание воды гипсовой суспензии при различных температурах окружающей среды. Гидродинамический диаметр целлюлозного эфира в жидкой фазе измеряли с помощью метода динамического рассеяния света, и механизм влияния был изучен. Результаты показывают, что целлюлозный эфир обладает хорошим воздействием воды и утолщения на гипс. При увеличении содержания эфира целлюлозного эфира вязкость суспензии увеличивается и увеличивается удержание воды. Однако с повышением температуры, удерживающая вода модифицированная гипсовая суспендия в определенной степени уменьшается, а реологические параметры также изменяются. Учитывая, что ассоциация коллоидов целлюлозного эфира может достичь задержки воды, блокируя канал транспорта воды, повышение температуры может привести к дезинтеграции ассоциации большого объема, продуцируемой эфиром целлюлозного эфира, тем самым снижая удержание воды и рабочую производительность модифицированной гипсы.

Ключевые слова:гипс; Целлюлозный эфир; Температура; Задержка воды; реология

0. Введение

Гипс, как своего рода экологически чистый материал с хорошим строительным и физическим свойствами, широко используется в проектах украшения. При применении материалов на основе гипса обычно добавляется поддержание воды для модификации суспензии, чтобы предотвратить потерю воды в процессе увлажнения и упрочнения. Эфир целлюлозы является наиболее распространенным агентом для удержания воды в настоящее время. Поскольку ионная CE будет реагировать с Ca2+, часто использует неионный CE, такой как: гидроксипропиловый метил целлюлозный эфир, гидроксиэтилметилцеллюлозный эфир и метил целлюлозный эфир. Важно изучить свойства целлюлозного эфирного модифицированного гипса для лучшего применения гипса в инженерии украшения.

Эфир целлюлозы является высокомолекулярным соединением, продуцируемым реакцией щелочной целлюлозы и эфирирующего агента при определенных условиях. Неоносный целлюлозный эфир, используемый в строительной технике, обладает хорошим эффектом дисперсии, удержания воды, склеивания и утолщения. Добавление целлюлозного эфира оказывает очень очевидное влияние на задержку воды гипса, но прочность на изгиб и сжатие гипсового затвердевшего тела также немного уменьшается с увеличением количества добавления. Это связано с тем, что целлюлозный эфир обладает определенным эффектом увлечения воздуха, который будет вводить пузырьки в процессе смешивания суспензии, что снижает механические свойства закаленного тела. В то же время, слишком много целлюлозного эфира сделает гипсовую смесь слишком липкой, что приведет к его конструкции.

Процесс увлажнения гипса можно разделить на четыре этапа: растворение гемигидрата сульфата кальция, зарождение кристаллизации дигидрата сульфата кальция, рост кристаллического ядра и образование кристаллической структуры. В процессе увлажнения гипса гидрофильная функциональная группа целлюлозного эфирного адсорбирующего средства на поверхности частиц гипса будет фиксировать часть молекул воды, тем самым откладывая процесс зарождения гидратации гипса и продлевая время настройки гипса. Благодаря наблюдению SEM, MROZ обнаружил, что, хотя присутствие целлюлозного эфира задержало рост кристаллов, но увеличивает перекрытие и агрегацию кристаллов.

Эфир целлюлозы содержит гидрофильные группы, так что он обладает определенной гидрофильностью, полимерной длинной цепью, взаимосвязанной друг с другом, так что он обладает высокой вязкостью, взаимодействие двух заставляет целлюлозу оказывает хороший эффект утолщения воды на смеси гипса. Булихен объяснил механизм удержания воды целлюлозного эфира в цементе. При низком смешивании адсорбирование эфира целлюлозного эфира на цементе для внутримолекулярного водопоглощения и сопровождается отек для достижения удержания воды. В настоящее время задержка воды плохая. Высокая дозировка, целлюлозный эфир будет образовывать сотни нанометров до нескольких микрон коллоидного полимера, эффективно блокируя гелевую систему в отверстии, для достижения эффективного удержания воды. Механизм действия целлюлозного эфира в гипсовом языке такой же, как и в цементе, но более высокая концентрация SO42 в жидкой фазе гипсовой суспензии ослабит водяной эффект целлюлозы.

Основываясь на вышеуказанном содержании, можно обнаружить, что текущее исследование целлюлозного эфирного модифицированного гипса в основном фокусируется на процессе гидратации эфира целлюлозного эфира на гипсовой смеси, свойствах удержания воды, механических свойствах и микроструктуре закаленного тела и механизм эфира целлюлозы эфира. задержка воды. Тем не менее, исследование взаимодействия между целлюлозном эфиром и гипсовой суспензией при высокой температуре все еще недостаточно. Эфирный эфирный водный раствор будет желатинизируется при определенной температуре. Когда температура повышается, вязкость целлюлозного эфирного водного раствора будет постепенно уменьшаться. Когда температура желатинизации достигается, целлюлозный эфир будет осажден в белый гель. Например, в летней конструкции температура окружающей среды высока, тепловые свойства целлюлозного эфира обязательно приведут к изменениям в работоспособности модифицированной гипсовой суспензии. Эта работа исследует влияние повышения температуры на работоспособность целлюлозного эфира, модифицированного гипсовым материалом, посредством систематических экспериментов и обеспечивает руководство для практического применения целлюлозного эфира, модифицированного гипсом.

1. Эксперимент

1.1 сырье

Гипс является естественным строительным гипсом β-типа, предоставленным экологической группой по дому в Пекине.

Эфир целлюлозы, отобранный из гидроксипропил -метилцеллюлозного эфира Shandong Yiteng, спецификации продукта для 75 000 МПа · с, 100 000 МПа · с и 200000 МПа, температура гелята выше 60 ℃. Лимонная кислота была выбрана в качестве гипсового задержки.

1.2 Тест реологии

Используемым реологическим тестовым инструментом был реометр RST⁃CC, произведенный Brookfield USA. Реологические параметры, такие как пластиковая вязкость и напряжение сдвига доходности гипсовой суспензии, определяли с помощью контейнера для образцов MBT⁃40F⁃0046 и ротора CC3⁃40, и данные обрабатывали программным обеспечением RHE3000.

Характеристики гипсовой смеси соответствуют реологическому поведению жидкости Bingham, которая обычно изучается с использованием модели Bingham. Однако из-за псевдопластичности целлюлозного эфира, добавленного в гипс-модифицированный полимером, смесь суспензии обычно представляет определенное свойство истончения сдвига. В этом случае модифицированная модель Bingham (M⁃B) может лучше описать реологическую кривую гипса. Чтобы изучить деформацию сдвига гипса, эта работа также использует модель Herschel⁃bulkley (H⁃B).

1.3 Испытание на удержание воды

Процедура тестирования См. ГБ/T28627⁃2012 штукатурку. Во время эксперимента с температурой в качестве переменной гипс был предварительно разогрет на 1 час заранее при соответствующей температуре в духовке, а смешанная вода, используемая в эксперименте был предварительно разогрет.

1.4 Тест на гидродинамический диаметр

Гидродинамический диаметр (D50) ассоциации полимерной полимера HPMC в жидкой фазе измеряли с использованием анализатора размера частиц динамического рассеяния света (Malvern Zetasizer Nanozs90).

2. Результаты и обсуждение

2.1 Реологические свойства модифицированного гипса HPMC

Очевидная вязкость-это отношение напряжения сдвига к скорости сдвига, действующей на жидкость, и является параметром для характеристики потока не-ньютоновских жидкостей. Кажущаяся вязкость модифицированной гипсовой суспензии изменилась с содержанием целлюлозного эфира под тремя различными спецификациями (75000 МПа, 100 000 МПа и 200000 МПа). Теста температура составляла 20 ℃. Когда скорость сдвига реометра составляет 14 мин-1, можно обнаружить, что вязкость гипсовой суспензии увеличивается с увеличением включения HPMC, и чем выше вязкость HPMC, тем выше будет вязкость модифицированной гипской суспензии. Это указывает на то, что HPMC обладает очевидным эффектом утолщения и вискозификации на гипсовую суспензию. Гипсовая суспензиальная и целлюлозная эфира являются веществами с определенной вязкостью. В модифицированной гипсовой смеси эфир целлюлозного эфира адсорбируется на поверхности продуктов гипса гипса, а сеть, образованная целлюлозной эфиром, и сеть, образованная гипсовой смесей, переплетены, что приводит к «эффекту суперпозиции», что значительно улучшает общую вязкость Модифицированный материал на основе гипса.

Кривые стресса сдвига ⁃ Pure Gypsum (G⁃H) и модифицированной гипсовой (G⁃H) пасты, легированные 75000 МПа · S-HPMC, как выведено из пересмотренной модели Бингхэма (M⁃B). Можно обнаружить, что с увеличением скорости сдвига напряжение сдвига смеси также увеличивается. Получают значения пластической вязкости (ηp) и значения напряжения сдвига сдвига (τ0) чистого гипса и HPMC, модифицированного гипсом при различных температурах.

Из значений пластической вязкости (ηp) и значений напряжения сдвига сдвига (τ0) чистого гипса и HPMC модифицированного гипса при различных температурах можно видеть, что выходной напряжение модифицированного HPMC гипса будет постоянно уменьшаться с повышением температуры и выхода Стресс уменьшится на 33% на 60 ℃ по сравнению с 20 ℃. Наблюдая за кривой пластической вязкости, можно обнаружить, что пластиковая вязкость модифицированной гипсовой суспензии также уменьшается с повышением температуры. Тем не менее, выходной напряжение и пластиковая вязкость чистой гипсовой суспензии немного увеличиваются с повышением температуры, что указывает на то, что изменение реологических параметров модифицированной гипсовой суспензии HPMC в процессе повышения температуры вызвано изменением свойств HPMC.

Значение напряжения урожая гипсовой суспензии отражает максимальное значение напряжения сдвига, когда суспензиальная деформация сдвига. Чем больше значение напряжения урожая, тем стабильнее может быть гипсовая суспензия. Пластическая вязкость отражает скорость деформации гипсовой суспензии. Чем больше пластиковая вязкость, тем дольше будет время деформации сдвига. В заключение, два реологических параметра модифицированной гипсовой суспензии HPMC, очевидно, уменьшаются с повышением температуры, и утолщающее влияние HPMC на грипскую суспензию ослабляется.

Деформация сдвига суспензии относится к эффекту утолщения сдвига или уточнения сдвига, отражаемого суспензией при воздействии силы сдвига. Эффект деформации сдвига может быть оценен по псевдопластическому индексу, полученному из подходящей кривой. Когда n <1, гипсовая суспендия показывает прореживание сдвига, а степень истончения сдвига гипсовой суспензии становится выше с уменьшением n. Когда n> 1, гипсовая суспендия показала утолщение сдвига, а степень утолщения сдвига гипсовой суспензии увеличивалась с увеличением n. Реологические кривые модифицированной гипсовой суспензии HPMC при различных температурах на основе подгонки модели Herschel⁃bulkley (H⁃B), таким образом, получают псевдопластический индекс n модифицированной гипсовой грипской грипской грип -суспензии.

Согласно псевдопластическому индексу n модифицированной гипсовой суспензии HPMC, деформация сдвига гипсовой суспензии, смешанной с HPMC, представляет собой истончение сдвига, а значение N постепенно увеличивается с повышением температуры, что указывает на то, что поведение снижения сдвига модифицированного HPMC будет модифицированным гипсом, модифицированной HPMC, модифицированной HPMC быть ослабленным до определенной степени при воздействии температуры.

Основываясь на кажущихся изменениях вязкости модифицированной грип -суспензии с скоростью сдвига, рассчитанными по данным о напряжении сдвига 75000 МПа · HPMC при различных температурах, можно обнаружить, что пластическая вязкость модифицированной грип -суспени который проверяет подходящий результат модели H⁃B. Модифицированная гипсовая суспендия показала характеристики истончения сдвига. При повышении температуры кажущаяся вязкость смеси уменьшается в определенной степени при низкой скорости сдвига, что указывает на то, что эффект истончения сдвига модифицированной гипсовой суспензии ослаблен.

При фактическом использовании гипсовой замазки гипсовая суспензия должна быть легко деформирована в процессе втирания и оставаться стабильными в состоянии покоя, что требует от гипсовой суспензии, чтобы иметь хорошие характеристики истончения сдвига, а изменение сдвига модифицированного HPMC -модифицированного гипса редко встречается редко. Определенная степень, которая не способствует построению гипсовых материалов. Вязкость HPMC является одним из важных параметров, а также основной причиной того, что он играет роль утолщения для улучшения переменных характеристик потока смешивания. Сам целлюлозный эфир обладает свойствами горячего геля, вязкость его водного раствора постепенно уменьшается с повышением температуры, а белый гель осаждает при достижении температуры гелевого. Изменение реологических параметров целлюлозного эфира модифицированного гипса с температурой тесно связано с изменением вязкости, поскольку эффект утолщения является результатом суперпозиции эфира целлюлозы и смешанной суспензии. В практической инженерии следует учитывать влияние температуры окружающей среды на производительность HPMC. Например, температура сырья должна контролироваться при высокой температуре летом, чтобы избежать плохих рабочих характеристик модифицированного гипса, вызванного высокой температурой.

2.2 Задержка водыHPMC модифицированный гипс

Задержка воды гипсовой суспензии, модифицированной тремя различными спецификациями целлюлозного эфира, изменяется с помощью кривой дозировки. С увеличением дозировки HPMC скорость удержания воды в гипсовой суспензии значительно улучшается, и тенденция увеличения становится стабильной, когда доза HPMC достигает 0,3%. Наконец, уровень задержки воды в гипсовой суспензии стабильна на 90% ~ 95%. Это указывает на то, что HPMC оказывает очевидное воздействие на воду на каменную пасту, но эффект восстановления воды не значительно улучшается, поскольку дозировка продолжает увеличиваться. Три спецификации разницы в удержании воды HPMC не являются большими, например, когда содержание составляет 0,3%, диапазон уровней удержания воды составляет 5%, стандартное отклонение составляет 2,2. HPMC с самой высокой вязкостью не является самым высоким уровнем удержания воды, а HPMC с самой низкой вязкостью не является самой низкой скоростью удержания воды. Однако, по сравнению с чистым гипсом, уровень удержания воды в трех HPMC для гипсовой суспензии значительно улучшается, а уровень удержания воды в модифицированном гипсе в содержании 0,3% увеличивается на 95%, 106%, 97% по сравнению с пустая контрольная группа. Эфир целлюлозы может, очевидно, может улучшить задержку воды гипсовой суспензии. При увеличении содержания HPMC скорость удержания воды модифицированной гипсовой суспензии HPMC с различной вязкостью постепенно достигает точки насыщения. 10000 МПа · SHPMC достиг точки насыщения на уровне 0,3%, 75000 МПа и 20000 МПа · с HPMC достиг точки насыщения на уровне 0,2%. Результаты показывают, что удержание воды 75000 МПа · с HPMC, модифицированные гипсовыми изменениями, при температуре при различной дозировке. С снижением температуры скорость задержки воды в гипсовой кости, модифицированной HPMC, постепенно снижается, в то время как скорость задержки воды в чистом гипсе в основном остается неизменной, что указывает на то, что повышение температуры ослабляет влияние HPMC на гипс на гипс. Скорость удержания воды HPMC снизилась на 31,5%, когда температура увеличилась с 20 до 40 ℃. Когда температура повышается с 40 до 60 ℃, скорость удержания воды в модифицированном HPMC гипс в основном такая же, как и у чистого гипса, что указывает на то, что HPMC потерял эффект улучшения удержания воды в гипсе в это время. Цзянь Цзянь и Ван Пейминг предположили, что сам целлюлозный эфир обладает феноменом теплового геля, изменение температуры приведет к изменениям в вязкости, морфологии и адсорбции целлюлозного эфира, что обязательно приведет к изменениям в производительности смеси суспи. Булихен также обнаружил, что динамическая вязкость цементных растворов, содержащих HPMC, уменьшается с повышением температуры.

Изменение удержания воды в смеси, вызванной повышением температуры, должно быть объединено с механизмом целлюлозного эфира. Булихен объяснил механизм, с помощью которого эфир целлюлозы может сохранять воду в цементе. В системах на основе цемента HPMC улучшает скорость удержания воды за счет снижения проницаемости «фильтрованного пирога», образованного цементной системой. Определенная концентрация HPMC в жидкой фазе будет образовывать несколько сотен нанометров для нескольких микрон коллоидной ассоциации, что имеет определенный объем полимерной структуры, может эффективно подключить канал пропускания воды в смеси, уменьшить проницаемость «Фильтраный пирог», Для достижения эффективного удержания воды. Булихен также показал, что HPMC в гипсовом виде демонстрируют тот же механизм. Следовательно, изучение гидромеханического диаметра ассоциации, образованной HPMC в жидкой фазе, может объяснить влияние HPMC на удержание воды на гипсе.

2.3 Гидродинамический диаметр коллоидной ассоциации HPMC

Кривые распределения частиц в различных концентрациях 75000 МПа · с HPMC в жидкой фазе и кривые распределения частиц трех спецификаций HPMC в жидкой фазе при концентрации 0,6%. Это видно из кривой распределения частиц HPMC трех спецификаций в жидкой фазе, когда концентрация составляет 0,6%, что при увеличении концентрации HPMC увеличивается размер частиц связанных соединений, образующихся в жидкой фазе. Когда концентрация низкая, частицы, образованные агрегацией HPMC, небольшие, и лишь небольшая часть агрегации HPMC в частицы около 100 нм. Когда концентрация HPMC составляет 1%, существует большое количество коллоидных ассоциаций с гидродинамическим диаметром около 300 нм, что является важным признаком молекулярного перекрытия. Эта структура полимеризации «большого объема» может эффективно блокировать канал передачи воды в смеси, уменьшить «проницаемость торта», а соответствующее удержание воды гипсовой смеси при этой концентрации также больше 90%. Гидромеханические диаметры HPMC с различными вязкостью в жидкой фазе в основном одинаковы, что объясняет аналогичную скорость удержания воды при модифицированной гипсовой суспензии HPMC с различными вязкостью.

Кривые распределения частиц 75000 МПа · с HPMC с 1% концентрацией при различных температурах. При повышении температуры может быть очевидно обнаружен разложение коллоидной ассоциации HPMC. При 40 ℃ большой объем ассоциации 300 нм полностью исчез и разложился на частицы небольшого объема 15 нм. При дальнейшем повышении температуры HPMC становится меньше частиц, а задержка воды гипсовой суспензии полностью потеряна.

Феномен свойств HPMC, изменяющихся при повышении температуры, также известен как свойства горячего геля, существующий общий взгляд состоит в том, что при низкой температуре макромолекулы HPMC сначала диспергируются в воде для растворения раствора, молекулы HPMC в высокой концентрации будут образовывать большие частицы Полем Когда температура повышается, гидратация HPMC ослабляется, вода между цепями постепенно разряжается, большие соединения ассоциации постепенно рассеиваются в мелкие частицы, вязкость раствора уменьшается, а трехмерная сетевая структура образуется, когда гелевое Температура достигается, и белый гель осаждается.

Бодвик обнаружил, что микроструктура и адсорбционные свойства HPMC в жидкой фазе были изменены. В сочетании с теорией коллоидной ассоциации HPMC коллоидной ассоциации, блокирующей транспортировку водного транспорта, был сделан вывод о том, что повышение температуры привело к дезинтеграции коллоидной ассоциации HPMC, что привело к снижению задержки воды модифицированной гипсы.

3. Заключение

(1) Сам целлюлозный эфир обладает высокой вязкостью и «наложенным» эффектом с гипсовой суспензией, играя очевидный эффект утолщения. При комнатной температуре эффект утолщения становится более очевидным с увеличением вязкости и дозировки целлюлозного эфира. Однако при повышении температуры вязкость целлюлозного эфира уменьшается, его эффект утолщения ослабляет, напряжение сдвига выхода и вязкость гипса уменьшается, псевдопластичность ослабляется, а свойство конструкции становится хуже.

(2) Эфир целлюлозы улучшил удержание воды гипса, но с повышением температуры задержка воды модифицированного гипса также значительно снизилась, даже при 60 ℃ полностью потеряет влияние задержки воды. Скорость задержки воды в гипсовой суспензии была значительно улучшена с помощью целлюлозного эфира, а скорость задержки воды модифицированной гипсовой суспензии HPMC с различной вязкостью постепенно достигала точки насыщения с увеличением дозировки. Задержка гипсовой воды, как правило, пропорциональна вязкости целлюлозного эфира, при высокой вязкости мало влияет.

(3) Внутренние факторы, которые изменяют задержку воды эфира целлюлозного эфира с температурой, тесно связаны с микроскопической морфологией целлюлозного эфира в жидкой фазе. При определенной концентрации целлюлозный эфир имеет тенденцию агрегировать с образованием больших коллоидных ассоциаций, блокируя канал транспорта воды гипсовой смеси для достижения высокого задержки воды. Однако с повышением температуры из -за свойства теплового гелевого эфира самого целлюлозного эфира, ранее образованные крупные коллоидные ассоциации переоделись, что приводит к снижению производительности удержания воды.