Eter celuloze jonike në çimento polimer

Si një shtesë e domosdoshme në çimento polimer, eteri i celulozës jonike ka marrë vëmendje dhe hulumtim të gjerë. Bazuar në literaturën përkatëse brenda dhe jashtë vendit, ligji dhe mekanizmi i llaçit të çimentos të modifikuar të eterit jo-jonik të celulozës u diskutuan nga aspektet e llojeve dhe përzgjedhja e eterit të celulozës jo-jonike, efekti i tij në vetitë fizike të çimentos polimer, Efekti i tij në mikromorfologji dhe veti mekanike, dhe të metat e hulumtimit aktual u paraqitën. Kjo punë do të promovojë aplikimin e eterit të celulozës në çimento polimer.

Fjalët kyçe: eter celulozë jonike, çimento polimer, vetitë fizike, vetitë mekanike, mikrostruktura

1. Përmbledhje

Me rritjen e kërkesave dhe kërkesave të performancës së çimentos polimer në industrinë e ndërtimit, shtimi i aditivëve në modifikimin e tij është bërë një pikë e nxehtë hulumtimi, ndër të cilat, eteri i celulozës është përdorur gjerësisht për shkak të efektit të tij në mbajtjen e ujit të llaçit të çimentos, trashje, retardim, ajër e kështu me radhë. Në këtë punim, përshkruhen llojet e eterit të celulozës, përshkruhen efektet në vetitë fizike dhe mekanike të çimentos polimer dhe mikromorfologjinë e çimentos polimer, e cila siguron një referencë teorike për aplikimin e eterit të celulozës në çimento polimer.

2. Llojet e eterit të celulozës joionike

Eteri i celulozës është një lloj përbërjeje polimer me strukturë eter të bërë nga celuloza. Ka shumë lloje të eterit të celulozës, i cili ka ndikim të madh në vetitë e materialeve të bazuara në çimento dhe është e vështirë për t'u zgjedhur. Sipas strukturës kimike të zëvendësuesve, ato mund të ndahen në eterët anionikë, kationikë dhe jonionikë. Eter i celulozës jonike me zëvendësuesin e zinxhirit anësor të H, CH3, C2H5, (CH2CH20) NH, [CH2CH (CH3) 0] NH dhe grupe të tjera jo të ndotshme është më e përdorura në çimento, përfaqësuesit tipikë janë eter metil celulozë, hidroksipropyl metil Eter celulozë, eter hidroksietil metil celulozë, eter hidroksietil celulozë dhe kështu me radhë. Lloje të ndryshme të eterëve të celulozës kanë efekte të ndryshme në kohën e përcaktimit të çimentos. Sipas raporteve të mëparshme të literaturës, HEC ka aftësinë më të fortë të vonimit për çimento, e ndjekur nga HPMC dhe HEMC, dhe MC ka më të keqen. Për të njëjtin lloj eter celuloze, pesha molekulare ose viskoziteti, metil, hidroksietil, përmbajtja hidroksipropil e këtyre grupeve janë të ndryshme, efekti i tij retardues është gjithashtu i ndryshëm. Në përgjithësi, sa më e madhe të jetë viskoziteti dhe aq më i lartë është përmbajtja e grupeve jo të disponueshme, aq më e keqe është aftësia e vonesës. Prandaj, në procesin aktual të prodhimit, sipas kërkesave të koagulimit të llaçit tregtar, mund të zgjidhet përmbajtja e duhur funksionale e grupit të eterit celulozë. Ose në prodhimin e eterit të celulozës Në të njëjtën kohë, rregulloni përmbajtjen e grupeve funksionale, bëni që ajo të përmbushë kërkesat e llaçit të ndryshëm.

3、Ndikimi i eterit të celulozës jonike në vetitë fizike të çimentos polimer

3.1 Koagulimi i ngadaltë

Për të zgjatur kohën e ngurtësimit të hidratimit të çimentos, në mënyrë që llaçin e sapo përzier në një kohë të gjatë për të mbetur plastike, në mënyrë që të rregullojë kohën e përcaktimit të llaçit të sapo përzier, të përmirësojë funksionueshmërinë e tij, zakonisht shtoni retarder në llaç, jo Eteri i celulozës jonike është i përshtatshëm për çimento polimer është një retarder i zakonshëm.

Efekti retardues i eterit të celulozës jonike në çimento ndikohet kryesisht nga lloji i tij, viskoziteti, dozimi, përbërja e ndryshme e mineraleve të çimentos dhe faktorëve të tjerë. Pourchez J et al. tregoi se sa më e lartë të jetë shkalla e metilimit të eterit të celulozës, aq më e keqe është efekti i prapambetjes, ndërsa pesha molekulare e eterit celulozë dhe përmbajtja hidroksipropoksie kishte një efekt të dobët në vonimin e hidratimit të çimentos. Me rritjen e viskozitetit dhe sasisë së dopingut të eterit të celulozës jo-jonike, shtresa e adsorbimit në sipërfaqen e grimcave të çimentos është trashur, dhe koha fillestare dhe e fundit e vendosjes së çimentos është zgjatur, dhe efekti i prapambetjes është më i dukshëm. Studimet kanë treguar që lëshimi i hershëm i nxehtësisë së slurries çimentoje me përmbajtje të ndryshme HEMC është rreth 15% më e ulët se ajo e shurupeve të pastër të çimentos, por nuk ka ndonjë ndryshim të rëndësishëm në procesin e hidratimit të mëvonshëm. Singh NK et al. tregoi se me rritjen e sasisë së dopingut të HEC -it, lëshimi i nxehtësisë së hidratimit të llaçit të modifikuar të çimentos tregoi një prirje të rritjes së parë dhe më pas në rënie, dhe përmbajtja e HEC kur arriti lëshimin maksimal të nxehtësisë së hidratimit ishte i lidhur me moshën e shërimit.

Përveç kësaj, konstatohet se efekti retardues i eterit të celulozës jonike është i lidhur ngushtë me përbërjen e çimentos. Peschard et al. zbuloi se sa më e ulët përmbajtja e aluminimit të tricalcium (C3A) në çimento, aq më i qartë është efekti vonues i eterit të celulozës. Schmitz L et al. besonte se kjo ishte shkaktuar nga mënyrat e ndryshme të eterit të celulozës në kinetikën e hidratimit të silikatit Tricalcium (C3S) dhe Aluminate Tricalcium (C3A). Eteri i celulozës mund të zvogëlojë shkallën e reagimit në periudhën e nxitimit të C3S, ndërsa për C3A, mund të zgjasë periudhën e induksionit, dhe më në fund të vonojë procesin e ngurtësimit dhe ngurtësimit të llaçit.

Ekzistojnë mendime të ndryshme mbi mekanizmin e eterit të celulozës jo-jonike që vonojnë hidratimin e çimentos. Silva et al. Liu besonte se futja e eterit të celulozës do të shkaktonte që viskoziteti i zgjidhjes së poreve të rritet, duke bllokuar kështu lëvizjen e joneve dhe duke vonuar kondensimin. Sidoqoftë, Pourchez et al. besonte se ekzistonte një marrëdhënie e dukshme midis vonesës së eterit të celulozës me hidratimin e çimentos dhe viskozitetit të slurry të çimentos. Një teori tjetër është se efekti vonues i eterit të celulozës është i lidhur ngushtë me degradimin e alkalisë. Polisaharidet kanë tendencë të degradojnë lehtësisht për të prodhuar acid karboksilik hidroksil i cili mund të vonojë hidratimin e çimentos në kushte alkaline. Sidoqoftë, studimet kanë zbuluar se eteri i celulozës është shumë i qëndrueshëm në kushte alkaline dhe vetëm degradon pak, dhe degradimi ka pak efekt në vonesën e hidratimit të çimentos. Aktualisht, pikëpamja më e qëndrueshme është se efekti i prapambetjes është shkaktuar kryesisht nga adsorption. Në mënyrë të veçantë, grupi hidroksil në sipërfaqen molekulare të eterit të celulozës është acid, CA (0H) në sistemin e çimentos së hidratimit, dhe fazat e tjera minerale janë alkaline. Nën veprimin sinergjik të lidhjes së hidrogjenit, komplekse dhe hidrofobike, molekulat e eterit të celulozës acid do të adsorbohen në sipërfaqen e grimcave të çimentos alkaline dhe produkteve të hidratimit. Për më tepër, një film i hollë është formuar në sipërfaqen e tij, i cili pengon rritjen e mëtejshme të këtyre bërthamave kristal të fazës minerale dhe vonon hidratimin dhe vendosjen e çimentos. Sa më i fortë të jetë kapaciteti i adsorption midis produkteve të hidratimit të çimentos dhe eterit të celulozës, aq më e qartë është vonesa e hidratimit të çimentos. Nga njëra anë, madhësia e pengesës sterike luan një rol vendimtar në kapacitetin e adsorbimit, siç është pengesa e vogël sterike e grupit hidroksil, aciditeti i tij i fortë, adsorption është gjithashtu i fortë. Nga ana tjetër, kapaciteti i adsorption varet gjithashtu nga përbërja e produkteve të hidratimit të çimentos. Pourchez et al. zbuloi se eteri i celulozës adsorbohet lehtësisht në sipërfaqen e produkteve të hidratimit si CA (0H) 2, xhel CSH dhe hidrati i aluminuar i kalciumit, por nuk është e lehtë të adsorbohet nga faza e ettringite dhe e paidratuar. Studimi i Mullert tregoi gjithashtu se eteri i celulozës kishte një adsorbim të fortë në C3S dhe produktet e tij të hidratimit, kështu që hidratimi i fazës silikate u vonua në mënyrë të konsiderueshme. Tërheqja e ettringitit ishte e ulët, por formimi i ettringitit u vonua ndjeshëm. Kjo për shkak se vonesa në formimin e ettringitit u ndikua nga ekuilibri Ca2+ në zgjidhje, që ishte vazhdimi i vonesës së eterit të celulozës në hidratimin silikat.

3.2 Ruajtja e Ujit

Një tjetër efekt i rëndësishëm modifikimi i eterit të celulozës në llaçin e çimentos është që të paraqitet si një agjent i mbajtjes së ujit, i cili mund të parandalojë që lagështia në llaç të lagësht të avullojë para kohe ose të përthithet nga baza, dhe të vonojë hidratimin e çimentos ndërsa zgjat kohën e funksionimit të Llaçi i lagësht, në mënyrë që të sigurohet që llaçi i hollë mund të krehër, llaçi i suvatuar mund të përhapet, dhe lehtë për t’u thithur llaç nuk ka nevojë të jetë i paracaktuar.

Kapaciteti i mbajtjes së ujit të eterit të celulozës është i lidhur ngushtë me viskozitetin, dozën, llojin dhe temperaturën e ambientit të tij. Kushte të tjera janë të njëjta, sa më e madhe viskoziteti i eterit të celulozës, aq më mirë është efekti i mbajtjes së ujit, një sasi e vogël e eterit celulozë mund të bëjë që niveli i mbajtjes së ujit të përmirësohet shumë; Për të njëjtën eter celulozë, sa më e lartë të jetë sasia e shtuar, aq më e lartë është shkalla e mbajtjes së ujit të llaçit të modifikuar, por ekziston një vlerë optimale, përtej së cilës rritet niveli i mbajtjes së ujit. Për lloje të ndryshme të eterit të celulozës, ekzistojnë edhe ndryshime në mbajtjen e ujit, siç është HPMC në të njëjtat kushte sesa MC mbajtja më e mirë e ujit. Për më tepër, performanca e mbajtjes së ujit të eterit të celulozës zvogëlohet me rritjen e temperaturës së ambientit.

Në përgjithësi besohet se arsyeja pse eteri celuloza ka funksionin e mbajtjes së ujit është kryesisht për shkak të 0H në molekulë dhe 0 atomi në lidhjen eter do të shoqërohet me molekula uji për të sintetizuar lidhjen e hidrogjenit, në mënyrë që uji i lirë të bëhet detyrues ujë, në mënyrë që të luajë një rol të mirë të mbajtjes së ujit; Besohet gjithashtu se zinxhiri makromolekular i eterit celulozë luan një rol kufizues në shpërndarjen e molekulave të ujit, në mënyrë që të kontrollojë në mënyrë efektive avullimin e ujit, për të arritur mbajtjen e lartë të ujit; Pourchez J argumentoi se eteri i celulozës arriti efektin e mbajtjes së ujit duke përmirësuar vetitë reologjike të slurry -it të sapo përzier të çimentos, strukturën e rrjetit poroz dhe formimin e filmit eter celulozë që pengoi shpërndarjen e ujit. Laetitia P et al. Gjithashtu besoni se prona reologjike e llaçit është një faktor kryesor, por gjithashtu besoni se viskoziteti nuk është i vetmi faktor që përcakton performancën e shkëlqyer të mbajtjes së ujit të llaçit. Vlen të përmendet se megjithëse eteri celulozë ka performancë të mirë për mbajtjen e ujit, por thithja e tij e modifikuar e llaçit të çimentos së çimentos do të zvogëlohet, arsyeja është se eter celulozë në filmin e llaçit, dhe në llaç një numër i madh i poreve të vogla të mbyllura, bllokimi Llaçi brenda kapilarit.

3.3 Trashja

Konsistenca e llaçit është një nga indekset e rëndësishme për të matur performancën e saj të punës. Eteri i celulozës shpesh prezantohet për të rritur konsistencën. "Konsistenca" paraqet aftësinë e llaçit të përzier fllad për të rrjedhur dhe deformuar nën veprimin e gravitetit ose forcave të jashtme. Të dy pronat e trashjes dhe mbajtjes së ujit plotësojnë njëra -tjetrën. Shtimi i një sasie të përshtatshme të eterit të celulozës jo vetëm që mund të përmirësojë performancën e mbajtjes së ujit të llaçit, të sigurojë ndërtim të qetë, por gjithashtu të rrisë konsistencën e llaçit, të rrisë ndjeshëm aftësinë kundër shpërndarjes së çimentos, të përmirësojë performancën e lidhjes midis llaçit dhe matricës, dhe Ulni fenomenin e sagging të llaçit.

Efekti i trashjes së eterit celulozë kryesisht vjen nga viskoziteti i vet, aq më i madh është viskoziteti, aq më i mirë është efekti i trashjes, por nëse viskoziteti është shumë i madh, ai do të zvogëlojë rrjedhshmërinë e llaçit, duke ndikuar në ndërtim. Faktorët që ndikojnë në ndryshimin e viskozitetit, siç është pesha molekulare (ose shkalla e polimerizimit) dhe përqendrimi i eterit të celulozës, temperatura e zgjidhjes, shkalla e qethjes, do të ndikojë në efektin përfundimtar të trashjes.

Mekanizmi i trashjes së eterit të celulozës kryesisht vjen nga hidratimi dhe ngatërrimi midis molekulave. Nga njëra anë, zinxhiri polimer i eterit të celulozës është i lehtë për të formuar lidhje hidrogjeni me ujë në ujë, lidhja e hidrogjenit e bën atë të ketë hidratim të lartë; Nga ana tjetër, kur eteri celulozë i shtohet llaçit, do të thithë shumë ujë, në mënyrë që vëllimi i vet të zgjerohet shumë, duke zvogëluar hapësirën e lirë të grimcave, në të njëjtën kohë zinxhirët molekularë të eterit celulozë ndërthuren me njëri -tjetrin me njëri -tjetrin Për të formuar një strukturë të rrjetit tre-dimensionale, grimcat e llaçit janë të rrethuara në të cilën, jo rrjedhë e lirë. Me fjalë të tjera, nën këto dy veprime, viskoziteti i sistemit është përmirësuar, duke arritur kështu efektin e trashjes së dëshiruar.

4 Efekti i eterit të celulozës jonionike në morfologjinë dhe strukturën e poreve të çimentos polimer

Siç shihet nga sa më sipër, eteri i celulozës jo-jonic luan një rol jetësor në çimento polimer, dhe shtimi i tij sigurisht që do të ndikojë në mikrostrukturën e të gjithë llaçit të çimentos. Rezultatet tregojnë se eteri jo-jonik i celulozës zakonisht rrit porozitetin e llaçit të çimentos, dhe numri i poreve në madhësinë 3nm ~ 350um rritet, ndër të cilat numri i poreve në intervalin 100Nm ~ 500Nm rritet më shumë. Ndikimi në strukturën e poreve të llaçit të çimentos është i lidhur ngushtë me llojin dhe viskozitetin e eterit të celulozës jo-jonike të shtuar. Ou Zhihua et al. besonte se kur viskoziteti është i njëjtë, poroziteti i llaçit të çimentos i modifikuar nga HEC është më i vogël se ai i HPMC dhe MC shtuar si modifikues. Për të njëjtën eter celulozë, sa më i vogël të jetë viskoziteti, aq më i vogël është poroziteti i llaçit të modifikuar të çimentos. Duke studiuar efektin e HPMC në hapjen e bordit të izolimit të çimentos së shkumëzuar, Wang Yanru et al. zbuloi se shtimi i HPMC nuk ndryshon ndjeshëm porozitetin, por mund të zvogëlojë ndjeshëm hapjen. Sidoqoftë, Zhang Guodian et al. zbuloi se sa më i madh të jetë përmbajtja e HEMC, aq më e qartë është ndikimi në strukturën e poreve të slurry të çimentos. Shtimi i HEMC mund të rrisë ndjeshëm porozitetin, vëllimin total të poreve dhe rrezen mesatare të poreve të slurry të çimentos, por sipërfaqja specifike e poreve zvogëlohet, dhe numri i poreve të mëdha kapilare më të mëdha se 50nm në diametër rritet ndjeshëm, dhe poret e prezantuara janë kryesisht poret e mbyllura.

U analizua efekti i eterit të celulozës jonic në procesin e formimit të strukturës së poreve të çimentos së çimentos. Wasshtë zbuluar se shtimi i eterit të celulozës ndryshoi kryesisht vetitë e fazës së lëngshme. Nga njëra anë, tensioni i sipërfaqes së fazës së lëngshme zvogëlohet, duke e bërë të lehtë formimin e flluskave në llaç çimentoje, dhe do të ngadalësojë kullimin e fazës së lëngshme dhe difuzionin e flluskave, në mënyrë që flluskat e vogla të jenë të vështira për t'u mbledhur në flluska të mëdha dhe shkarkime, kështu që pavlefshmëria është rritur shumë; Nga ana tjetër, viskoziteti i fazës së lëngshme rritet, e cila gjithashtu pengon kullimin, difuzionin e flluskave dhe bashkimin e flluskave, dhe rrit aftësinë për të stabilizuar flluska. Prandaj, mënyra e ndikimit të eterit të celulozës në shpërndarjen e madhësisë së poreve të llaçit të çimentos mund të merret: në intervalin e madhësisë së poreve më shumë se 100nm, flluska mund të futen duke zvogëluar tensionin sipërfaqësor të fazës së lëngshme, dhe difuzioni i flluskave mund të pengohet nga rritjen e viskozitetit të lëngshëm; Në rajonin 30nm ~ 60Nm, numri i poreve në rajon mund të ndikohet duke penguar bashkimin e flluskave më të vogla.

5. Ndikimi i eterit të celulozës jonike në vetitë mekanike të çimentos polimer

Karakteristikat mekanike të çimentos polimer janë të lidhura ngushtë me morfologjinë e saj. Me shtimin e eterit të celulozës jonike, poroziteti rritet, i cili është i detyruar të ketë një efekt negativ në forcën e tij, veçanërisht forcën kompresive dhe forcën fleksibël. Ulja e forcës kompresive të llaçit të çimentos është dukshëm më e madhe se forca fleksibël. Ou Zhihua et al. Studioi ndikimin e llojeve të ndryshme të eterit të celulozës jo-jonike në vetitë mekanike të llaçit të çimentos, dhe zbuloi se forca e llaçit të çimentos së modifikuar të eterit celulozë ishte më e ulët se ajo e llaçit të pastër të çimentos, dhe forca kompresive më e ulët 28D ishte vetëm 44.3% të asaj të slurry të pastër të çimentos. Forca kompresive dhe forca fleksibël e eterit të Celulozës HPMC, HEMC dhe MC të modifikuar janë të ngjashme, ndërsa forca kompresive dhe forca fleksibël e hollimit të çimentos të modifikuar HEC në secilën epokë janë dukshëm më të larta. Kjo është e lidhur ngushtë me viskozitetin e tyre ose peshën molekulare, aq më e lartë është viskoziteti ose pesha molekulare e eterit të celulozës, ose sa më i madh të jetë aktiviteti i sipërfaqes, aq më i ulët është forca e llaçit të saj të modifikuar të çimentos.

Sidoqoftë, është treguar gjithashtu se eteri i celulozës jonike mund të përmirësojë forcën elastike, fleksibilitetin dhe koheziueshmërinë e llaçit të çimentos. Huang Liangen et al. zbuloi se, në kundërshtim me ligjin e ndryshimit të forcës kompresive, forca e qethjes dhe forca elastike e slurry u rrit me rritjen e përmbajtjes së eterit celulozë në llaçin e çimentos. Analiza e arsyes, pas shtimit të eterit celulozë, dhe emulsionit polimer së bashku për të formuar një numër të madh të filmit të dendur polimer, përmirësojnë shumë fleksibilitetin e slurry, dhe produktet e hidratimit të çimentos, çimento të paidratuar, mbushës dhe materiale të tjera të mbushura në këtë film , për të siguruar forcën elastike të sistemit të veshjes.

Për të përmirësuar performancën e eterit jo-jonik të eterit të modifikuar të eterit, të përmirësojë vetitë fizike të llaçit të çimentos në të njëjtën kohë, nuk zvogëlon ndjeshëm vetitë e saj mekanike, praktika e zakonshme është që të përputhet me eterin e celulozës dhe përzierjet e tjera, të shtuara Llaçi i çimentos. Li Tao-Wen et al. zbuloi se aditivi i përbërë i përbërë nga eter celulozë dhe pluhur zam polimer jo vetëm që përmirësoi forcën e lakimit dhe forcën kompresive të llaçit, në mënyrë që kohezioni dhe viskoziteti i llaçit të çimentos të jenë më të përshtatshme për ndërtimin e veshjes, por gjithashtu përmirësuan ndjeshëm mbajtjen e ujit Kapaciteti i llaçit në krahasim me eterin e vetëm të celulozës. Xu Qi et al. Shtuar pluhur shllak, agjent për zvogëlimin e ujit dhe HEMC, dhe zbuloi se agjenti për zvogëlimin e ujit dhe pluhur mineral mund të rrisin dendësinë e llaçit, të zvogëlojnë numrin e vrimave, në mënyrë që të përmirësojnë forcën dhe modulin elastik të llaçit. HEMC mund të rrisë forcën e lidhjes në tërheqje të llaçit, por nuk është mirë për forcën kompresive dhe modulin elastik të llaçit. Yang Xiaojie et al. zbuloi se plasaritja plastike e tkurrjes së llaçit të çimentos mund të zvogëlohet në mënyrë të konsiderueshme pas përzierjes së fibrave HEMC dhe PP.

6. Përfundim

Eter i celulozës jonike luan një rol të rëndësishëm në çimento polimer, e cila mund të përmirësojë ndjeshëm vetitë fizike (përfshirë rikthimin e koagulimit, mbajtjen e ujit, trashjen), morfologjinë mikroskopike dhe vetitë mekanike të llaçit të çimentos. Shumë punë janë bërë për modifikimin e materialeve të bazuara në çimento nga eter celulozë, por ka ende disa probleme që kanë nevojë për studim të mëtejshëm. Për shembull, në aplikimet inxhinierike praktike, pak vëmendje i kushtohet reologjisë, vetive të deformimit, qëndrueshmërisë së vëllimit dhe qëndrueshmërisë së materialeve të modifikuara të bazuara në çimento, dhe një marrëdhënie e rregullt përkatëse nuk është krijuar me eter celulozë të shtuar. Hulumtimi mbi mekanizmin e migrimit të polimerit të eterit të celulozës dhe produkteve të hidratimit të çimentos në reaksionin e hidratimit është akoma i pamjaftueshëm. Procesi i veprimit dhe mekanizmi i aditivëve të përbërë të përbërë nga eter celulozë dhe përzierje të tjera nuk janë aq të qarta. Shtimi i përbërë i eterit celulozë dhe materialeve të përforcuara inorganike siç është fibra e qelqit nuk është përsosur. Të gjitha këto do të jenë në fokus të hulumtimit të ardhshëm për të siguruar udhëzime teorike për përmirësimin e mëtejshëm të performancës së çimentos polimer.