ผลของอุณหภูมิโดยรอบต่อความสามารถในการใช้งานของยิปซัมดัดแปลงเซลลูโลสอีเทอร์

ประสิทธิภาพของยิปซัมดัดแปลงเซลลูโลสอีเทอร์ที่อุณหภูมิแวดล้อมต่างกันจะแตกต่างกันมาก แต่กลไกของมันยังไม่ชัดเจน ศึกษาผลของเซลลูโลสอีเทอร์ต่อพารามิเตอร์ทางรีโอโลยีและการกักเก็บน้ำของสารละลายยิปซั่มที่อุณหภูมิแวดล้อมต่างๆ เส้นผ่านศูนย์กลางอุทกพลศาสตร์ของเซลลูโลสอีเทอร์ในสถานะของเหลววัดโดยวิธีการกระเจิงแสงแบบไดนามิก และสำรวจกลไกอิทธิพล ผลการวิจัยพบว่าเซลลูโลสอีเทอร์มีผลในการกักเก็บน้ำและเพิ่มความหนาให้กับยิปซั่มได้ดี ด้วยการเพิ่มขึ้นของปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ ความหนืดของสารละลายจะเพิ่มขึ้นและความสามารถในการกักเก็บน้ำจะเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม ด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ความสามารถในการกักเก็บน้ำของสารละลายยิปซั่มดัดแปลงจะลดลงในระดับหนึ่ง และพารามิเตอร์ทางรีโอโลยีก็เปลี่ยนแปลงไปด้วย เมื่อพิจารณาว่าการเชื่อมโยงคอลลอยด์ของเซลลูโลสอีเทอร์สามารถบรรลุการกักเก็บน้ำได้โดยการปิดกั้นช่องทางการขนส่งทางน้ำ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอาจนำไปสู่การสลายของการเชื่อมโยงที่มีปริมาตรมากที่ผลิตโดยเซลลูโลสอีเทอร์ ซึ่งช่วยลดการกักเก็บน้ำและประสิทธิภาพการทำงานของยิปซั่มดัดแปลง

คำสำคัญ:ยิปซั่ม; เซลลูโลสอีเทอร์; อุณหภูมิ; การกักเก็บน้ำ รีโอวิทยา

0. บทนำ

ยิปซั่มเป็นวัสดุที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมชนิดหนึ่งซึ่งมีโครงสร้างที่ดีและมีคุณสมบัติทางกายภาพถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในโครงการตกแต่ง ในการใช้วัสดุที่ทำจากยิปซั่ม มักจะเติมสารกักเก็บน้ำเพื่อปรับเปลี่ยนสารละลายเพื่อป้องกันการสูญเสียน้ำในกระบวนการให้ความชุ่มชื้นและการแข็งตัว เซลลูโลสอีเทอร์เป็นสารกักเก็บน้ำที่พบมากที่สุดในปัจจุบัน เนื่องจากไอออนิก CE จะทำปฏิกิริยากับ Ca2+ จึงมักใช้ CE ที่ไม่ใช่ไอออนิก เช่น ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ ไฮดรอกซีเอทิลเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ และเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ สิ่งสำคัญคือต้องศึกษาคุณสมบัติของยิปซั่มดัดแปลงเซลลูโลสอีเทอร์ เพื่อการประยุกต์ใช้ยิปซั่มในวิศวกรรมการตกแต่งได้ดียิ่งขึ้น

เซลลูโลสอีเทอร์เป็นสารประกอบโมเลกุลสูงที่เกิดจากปฏิกิริยาของเซลลูโลสอัลคาไลและสารอีเทอร์ริฟายอิ้งภายใต้เงื่อนไขบางประการ เซลลูโลสอีเทอร์แบบไม่มีประจุที่ใช้ในวิศวกรรมการก่อสร้างมีการกระจายตัว การกักเก็บน้ำ การยึดเกาะ และการทำให้หนาขึ้นที่ดี การเติมเซลลูโลสอีเทอร์มีผลชัดเจนต่อการกักเก็บน้ำของยิปซั่ม แต่ค่าแรงดัดงอและแรงอัดของตัวยิปซั่มที่ชุบแข็งก็ลดลงเล็กน้อยตามปริมาณที่เพิ่มขึ้น เนื่องจากเซลลูโลสอีเทอร์มีผลในการกักเก็บอากาศ ซึ่งจะทำให้เกิดฟองอากาศในกระบวนการผสมสารละลาย ซึ่งจะช่วยลดคุณสมบัติทางกลของวัตถุที่แข็งตัว ในเวลาเดียวกัน การใช้เซลลูโลสอีเทอร์มากเกินไปจะทำให้ส่วนผสมยิปซั่มเหนียวเกินไป ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการก่อสร้างลดลง

กระบวนการให้ความชุ่มชื้นของยิปซั่มสามารถแบ่งออกเป็นสี่ขั้นตอน: การละลายของแคลเซียมซัลเฟตเฮมิไฮเดรต, การตกผลึกนิวเคลียสของแคลเซียมซัลเฟตไดไฮเดรต, การเติบโตของนิวเคลียสของผลึกและการก่อตัวของโครงสร้างผลึก ในกระบวนการให้ความชุ่มชื้นของยิปซั่ม กลุ่มฟังก์ชันที่ชอบน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์ที่ดูดซับบนพื้นผิวของอนุภาคยิปซั่มจะตรึงส่วนหนึ่งของโมเลกุลของน้ำ ดังนั้นจึงชะลอกระบวนการนิวเคลียสของการให้ความชุ่มชื้นของยิปซั่มและขยายเวลาการก่อตัวของยิปซั่ม จากการสังเกตการณ์ SEM Mroz พบว่าแม้ว่าการมีอยู่ของเซลลูโลสอีเทอร์จะชะลอการเติบโตของผลึก แต่กลับเพิ่มความทับซ้อนและการรวมตัวของผลึก

เซลลูโลสอีเทอร์ประกอบด้วยกลุ่มที่ชอบน้ำเพื่อให้มีความสามารถในการชอบน้ำได้พอสมควร โดยมีสายโซ่ยาวโพลีเมอร์เชื่อมต่อกันเพื่อให้มีความหนืดสูง ปฏิกิริยาของทั้งสองทำให้เซลลูโลสมีผลในการกักเก็บน้ำที่ดีต่อส่วนผสมยิปซั่ม Bulichen อธิบายกลไกการกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์ในซีเมนต์ ที่การผสมในระดับต่ำ เซลลูโลสอีเทอร์จะดูดซับบนซีเมนต์เพื่อการดูดซึมน้ำภายในโมเลกุล และมาพร้อมกับการบวมเพื่อให้เกิดการกักเก็บน้ำ ขณะนี้การกักเก็บน้ำไม่ดี เซลลูโลสอีเทอร์ในปริมาณสูงจะก่อตัวเป็นพอลิเมอร์คอลลอยด์ขนาดหลายร้อยนาโนเมตรถึงไม่กี่ไมครอน ซึ่งปิดกั้นระบบเจลในรูได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อให้กักเก็บน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ กลไกการออกฤทธิ์ของเซลลูโลสอีเทอร์ในยิปซั่มจะเหมือนกับในซีเมนต์ แต่ความเข้มข้นของ SO42 ที่สูงกว่าในเฟสของเหลวของสารละลายยิปซั่มจะทำให้ผลการกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอ่อนลง

จากเนื้อหาข้างต้น พบว่าการวิจัยในปัจจุบันเกี่ยวกับยิปซั่มดัดแปลงเซลลูโลสอีเทอร์ส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่กระบวนการให้ความชุ่มชื้นของเซลลูโลสอีเทอร์บนส่วนผสมยิปซั่ม คุณสมบัติการกักเก็บน้ำ สมบัติทางกลและโครงสร้างจุลภาคของตัวที่แข็งตัว และกลไกของเซลลูโลสอีเทอร์ การกักเก็บน้ำ อย่างไรก็ตาม การศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลลูโลสอีเทอร์กับสารละลายยิปซั่มที่อุณหภูมิสูงยังไม่เพียงพอ สารละลายน้ำเซลลูโลสอีเทอร์จะเกิดเจลที่อุณหภูมิที่กำหนด เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความหนืดของสารละลายน้ำเซลลูโลสอีเทอร์จะค่อยๆ ลดลง เมื่อถึงอุณหภูมิเจลาติไนเซชัน เซลลูโลสอีเทอร์จะตกตะกอนเป็นเจลสีขาว ตัวอย่างเช่น ในการก่อสร้างในฤดูร้อน อุณหภูมิโดยรอบจะสูง คุณสมบัติของเจลระบายความร้อนของเซลลูโลสอีเทอร์จะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงความสามารถในการใช้งานได้ของสารละลายยิปซั่มดัดแปลง งานนี้สำรวจผลกระทบของอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นต่อความสามารถในการใช้งานของวัสดุยิปซั่มดัดแปลงเซลลูโลสอีเทอร์ผ่านการทดลองอย่างเป็นระบบ และให้คำแนะนำสำหรับการใช้งานจริงของยิปซั่มดัดแปลงเซลลูโลสอีเทอร์

1. การทดลอง

1.1 วัตถุดิบ

ยิปซั่มเป็นยิปซั่มสำหรับการก่อสร้างตามธรรมชาติประเภท β จัดทำโดย Beijing Ecoological Home Group

เซลลูโลสอีเทอร์เลือกจากกลุ่มไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลสอีเทอร์ของมณฑลซานตง Yiteng ข้อมูลจำเพาะของผลิตภัณฑ์สำหรับ 75,000 mPa·s, 100,000 mPa·s และ 200000mPa·s อุณหภูมิเจลสูงกว่า 60 ℃ เลือกกรดซิตริกเป็นตัวหน่วงยิปซั่ม

1.2 การทดสอบรีโอโลยี

เครื่องทดสอบรีโอโลยีที่ใช้คือรีโอมิเตอร์ RST⁃CC ที่ผลิตโดย BROOKFIELD USA พารามิเตอร์ทางรีโอโลจี เช่น ความหนืดของพลาสติกและความเค้นเฉือนของผลผลิตของสารละลายยิปซั่มถูกกำหนดโดยคอนเทนเนอร์ตัวอย่าง MBT⁃40F⁃0046 และโรเตอร์ CC3⁃40 และข้อมูลได้รับการประมวลผลโดยซอฟต์แวร์ RHE3000

ลักษณะของส่วนผสมยิปซั่มจะสอดคล้องกับพฤติกรรมทางรีโอโลจีของของไหลบิงแฮม ซึ่งโดยทั่วไปจะศึกษาโดยใช้แบบจำลองบิงแฮม อย่างไรก็ตาม เนื่องจากพลาสติกเทียมของเซลลูโลสอีเทอร์ที่เติมลงในยิปซั่มดัดแปลงด้วยโพลีเมอร์ ส่วนผสมของสารละลายมักจะแสดงคุณสมบัติการทำให้ผอมบางด้วยแรงเฉือนบางอย่าง ในกรณีนี้ แบบจำลองบิงแฮม (M⁃B) ที่ได้รับการแก้ไขสามารถอธิบายเส้นโค้งรีโอโลยีของยิปซั่มได้ดีขึ้น เพื่อศึกษาการเปลี่ยนรูปแบบแรงเฉือนของยิปซั่ม งานนี้จึงใช้แบบจำลอง Herschel⁃Bulkley (H⁃B)

1.3 การทดสอบการกักเก็บน้ำ

ขั้นตอนการทดสอบอ้างอิงถึง GB/T28627⁃2012 Plastering Plaster ในระหว่างการทดลองโดยมีอุณหภูมิเป็นตัวแปร ยิปซั่มถูกอุ่นล่วงหน้า 1 ชั่วโมงที่อุณหภูมิที่สอดคล้องกันในเตาอบ และน้ำผสมที่ใช้ในการทดลองถูกอุ่นล่วงหน้า 1 ชั่วโมงในอุณหภูมิที่สอดคล้องกันในอ่างน้ำอุณหภูมิคงที่ และอุปกรณ์ที่ใช้ ถูกอุ่นแล้ว

1.4 การทดสอบเส้นผ่านศูนย์กลางอุทกพลศาสตร์

เส้นผ่านศูนย์กลางอุทกไดนามิก (D50) ของการรวมตัวของโพลีเมอร์ HPMC ในเฟสของเหลวถูกวัดโดยใช้เครื่องวิเคราะห์ขนาดอนุภาคที่กระเจิงแสงแบบไดนามิก (Malvern Zetasizer NanoZS90)

2. ผลลัพธ์และการอภิปราย

2.1 คุณสมบัติทางรีโอโลจีของยิปซั่มดัดแปลง HPMC

ความหนืดที่ปรากฏคืออัตราส่วนของความเค้นเฉือนต่ออัตราเฉือนที่กระทำต่อของไหล และเป็นพารามิเตอร์ที่ใช้ระบุลักษณะการไหลของของไหลที่ไม่ใช่ของนิวตัน ความหนืดปรากฏของสารละลายยิปซัมดัดแปลงเปลี่ยนแปลงไปตามปริมาณเซลลูโลสอีเทอร์ภายใต้ข้อกำหนดเฉพาะที่แตกต่างกันสามประการ (75000mPa·s, 100,000mpa ·s และ 200000mPa·s) อุณหภูมิทดสอบคือ 20 ℃ เมื่ออัตราเฉือนของรีโอมิเตอร์คือ 14 นาที-1 พบว่าความหนืดของสารละลายยิปซั่มจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของการรวมตัวของ HPMC และยิ่งความหนืดของ HPMC สูงเท่าใด ความหนืดของสารละลายยิปซั่มที่ดัดแปลงก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น สิ่งนี้บ่งชี้ว่า HPMC มีผลทำให้มีความหนาและความหนืดชัดเจนต่อสารละลายยิปซั่ม สารละลายยิปซั่มและเซลลูโลสอีเทอร์เป็นสารที่มีความหนืดปานกลาง ในส่วนผสมยิปซั่มดัดแปลง เซลลูโลสอีเทอร์จะถูกดูดซับบนพื้นผิวของผลิตภัณฑ์ยิปซั่มไฮเดรชั่น และเครือข่ายที่เกิดจากเซลลูโลสอีเทอร์และเครือข่ายที่เกิดจากส่วนผสมยิปซั่มจะเชื่อมโยงกัน ส่งผลให้เกิด "เอฟเฟกต์การซ้อนทับ" ซึ่งปรับปรุงความหนืดโดยรวมของ วัสดุที่ใช้ยิปซั่มดัดแปลง

เส้นโค้งความเค้นเฉือน ⁃ ของยิปซั่มบริสุทธิ์ (G⁃H) และยิปซั่มดัดแปลง (G⁃H) เพสต์ที่เจือด้วย 75000mPa· s-HPMC ตามที่อนุมานจากแบบจำลองบิงแฮม (M⁃B) ที่ปรับปรุงใหม่ พบว่าเมื่ออัตราเฉือนเพิ่มขึ้น ความเครียดเฉือนของส่วนผสมก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน จะได้ค่าความหนืดพลาสติก (ηp) และค่าความเค้นเฉือนของผลผลิต (τ0) ของยิปซั่มบริสุทธิ์และยิปซั่มดัดแปลง HPMC ที่อุณหภูมิต่างกัน

จากค่าความหนืดพลาสติก (ηp) และค่าความเค้นเฉือนของผลผลิต (τ0) ของยิปซั่มบริสุทธิ์และยิปซั่มดัดแปลง HPMC ที่อุณหภูมิต่างกัน จะเห็นได้ว่าความเค้นครากของยิปซั่มดัดแปลงด้วย HPMC จะลดลงอย่างต่อเนื่องตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น และผลผลิต ความเครียดจะลดลง 33% ที่ 60 ℃ เทียบกับ 20 ℃ เมื่อสังเกตกราฟความหนืดของพลาสติก จะพบว่าความหนืดของพลาสติกของสารละลายยิปซั่มดัดแปลงจะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเช่นกัน อย่างไรก็ตาม ความเครียดของผลผลิตและความหนืดพลาสติกของสารละลายยิปซั่มบริสุทธิ์เพิ่มขึ้นเล็กน้อยเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ซึ่งบ่งชี้ว่าการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ทางรีโอโลยีของสารละลายยิปซั่มที่ดัดแปลงโดย HPMC ในกระบวนการเพิ่มอุณหภูมินั้นเกิดจากการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของ HPMC

ค่าความเค้นครากของสารละลายยิปซั่มสะท้อนถึงค่าความเค้นเฉือนสูงสุดเมื่อสารละลายต้านทานการเสียรูปของแรงเฉือน ยิ่งค่าความเค้นครากยิ่งมาก สารละลายยิปซั่มก็จะยิ่งมีเสถียรภาพมากขึ้นเท่านั้น ความหนืดของพลาสติกสะท้อนถึงอัตราการเสียรูปของสารละลายยิปซั่ม ยิ่งความหนืดของพลาสติกมีขนาดใหญ่เท่าใด เวลาการเปลี่ยนรูปแรงเฉือนของสารละลายก็จะนานขึ้นเท่านั้น โดยสรุป พารามิเตอร์ทางรีโอโลจีทั้งสองของสารละลายยิปซั่มดัดแปลงของ HPMC จะลดลงอย่างเห็นได้ชัดเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น และผลของ HPMC ที่หนาขึ้นต่อสารละลายยิปซั่มจะลดลงอย่างเห็นได้ชัด

การเปลี่ยนรูปแบบแรงเฉือนของสารละลายหมายถึงความหนาเฉือนหรือผลการทำให้ผอมบางของแรงเฉือนซึ่งสะท้อนโดยสารละลายเมื่ออยู่ภายใต้แรงเฉือน ผลการเปลี่ยนรูปแรงเฉือนของสารละลายสามารถตัดสินได้จากดัชนีเทียม n ที่ได้จากเส้นโค้งที่เหมาะสม เมื่อ n < 1 สารละลายยิปซั่มจะแสดงการเฉือนบางลง และระดับการเฉือนการทำให้ผอมบางของสารละลายยิปซั่มจะสูงขึ้นเมื่อค่า n ลดลง เมื่อ n > 1 สารละลายยิปซั่มมีความหนาขึ้นของแรงเฉือน และระดับความหนาของแรงเฉือนของสารละลายยิปซั่มเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของ n เส้นโค้งทางรีโอโลจีของสารละลายยิปซั่มดัดแปลงด้วย HPMC ที่อุณหภูมิต่างกันโดยยึดตามแบบจำลอง Herschel⁃Bulkley (H⁃B) ดังนั้นจึงได้ค่าดัชนีเทียมพลาสติก n ของสารละลายยิปซั่มดัดแปลงด้วย HPMC

ตามดัชนี pseudoplastic n ของสารละลายยิปซั่มดัดแปลงของ HPMC ความผิดปกติของแรงเฉือนของสารละลายยิปซั่มที่ผสมกับ HPMC คือการทำให้ผอมบางของแรงเฉือน และค่า n จะค่อยๆ เพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ ซึ่งบ่งชี้ว่าพฤติกรรมการผอมบางของแรงเฉือนของยิปซั่มดัดแปลงของ HPMC จะ จะอ่อนตัวลงได้ระดับหนึ่งเมื่อได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิ

จากการเปลี่ยนแปลงความหนืดที่ปรากฏของสารละลายยิปซัมดัดแปลงที่มีอัตราเฉือนซึ่งคำนวณจากข้อมูลความเค้นเฉือนที่ 75,000 mPa· HPMC ที่อุณหภูมิต่างๆ พบว่าความหนืดพลาสติกของสารละลายยิปซั่มดัดแปลงลดลงอย่างรวดเร็วตามการเพิ่มขึ้นของอัตราเฉือน ซึ่งตรวจสอบผลการฟิตติ้งของโมเดล H⁃B สารละลายยิปซั่มดัดแปลงมีลักษณะการเฉือนบางลง เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความหนืดที่ปรากฏของส่วนผสมจะลดลงในระดับหนึ่งที่อัตราเฉือนต่ำ ซึ่งบ่งชี้ว่าผลการเฉือนการทำให้ผอมบางของสารละลายยิปซั่มดัดแปลงนั้นอ่อนลง

ในการใช้งานจริงของปูนฉาบยิปซั่ม สารละลายยิปซั่มจะต้องเปลี่ยนรูปได้ง่ายในกระบวนการถูและเพื่อให้คงตัวในขณะพัก ซึ่งต้องใช้สารละลายยิปซั่มเพื่อให้มีลักษณะการเฉือนเฉือนที่ดี และการเปลี่ยนแปลงแรงเฉือนของยิปซั่มดัดแปลง HPMC นั้นหาได้ยาก ในระดับหนึ่งซึ่งไม่เอื้อต่อการก่อสร้างวัสดุยิปซั่ม ความหนืดของ HPMC เป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ที่สำคัญ และยังเป็นเหตุผลหลักที่ทำให้ HPMC มีบทบาทในการเพิ่มความหนาเพื่อปรับปรุงลักษณะเฉพาะของการไหลผสมที่แปรผัน เซลลูโลสอีเทอร์นั้นมีคุณสมบัติเหมือนเจลร้อน ความหนืดของสารละลายที่เป็นน้ำจะลดลงเรื่อยๆ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น และเจลสีขาวจะตกตะกอนเมื่อถึงอุณหภูมิของการเกิดเจล การเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ทางรีโอโลยีของยิปซั่มเซลลูโลสอีเทอร์ที่ดัดแปลงด้วยอุณหภูมิมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการเปลี่ยนแปลงของความหนืด เนื่องจากผลที่หนาขึ้นเป็นผลมาจากการทับซ้อนของเซลลูโลสอีเทอร์และสารละลายผสม ในทางวิศวกรรมเชิงปฏิบัติ ควรพิจารณาถึงผลกระทบของอุณหภูมิสิ่งแวดล้อมที่มีต่อประสิทธิภาพของ HPMC ตัวอย่างเช่น ควรควบคุมอุณหภูมิของวัตถุดิบในอุณหภูมิสูงในฤดูร้อน เพื่อหลีกเลี่ยงประสิทธิภาพการทำงานของยิปซั่มดัดแปลงที่เกิดจากอุณหภูมิสูงที่ไม่ดี

2.2 การกักเก็บน้ำของยิปซั่มดัดแปลง HPMC

การกักเก็บน้ำของสารละลายยิปซั่มที่ดัดแปลงด้วยข้อกำหนดเฉพาะที่แตกต่างกันสามประการของเซลลูโลสอีเทอร์จะเปลี่ยนไปตามเส้นโค้งปริมาณการใช้ ด้วยการเพิ่มปริมาณ HPMC อัตราการกักเก็บน้ำของสารละลายยิปซั่มจะดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และแนวโน้มการเพิ่มขึ้นจะคงที่เมื่อปริมาณ HPMC ถึง 0.3% ในที่สุด อัตราการกักเก็บน้ำของสารละลายยิปซั่มจะคงที่ที่ 90% ~ 95% สิ่งนี้บ่งชี้ว่า HPMC มีผลในการกักเก็บน้ำอย่างเห็นได้ชัดบนศิลาเพสต์ แต่ผลในการกักเก็บน้ำจะไม่ได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อปริมาณยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ข้อกำหนดสามประการของความแตกต่างของอัตราการกักเก็บน้ำของ HPMC นั้นไม่มาก เช่น เมื่อเนื้อหาเป็น 0.3% ช่วงอัตราการกักเก็บน้ำคือ 5% ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานคือ 2.2 HPMC ที่มีความหนืดสูงสุดไม่ใช่อัตราการกักเก็บน้ำสูงสุด และ HPMC ที่มีความหนืดต่ำสุดไม่ใช่อัตราการกักเก็บน้ำต่ำสุด อย่างไรก็ตาม เมื่อเปรียบเทียบกับยิปซั่มบริสุทธิ์ อัตราการกักเก็บน้ำของ HPMC สามตัวสำหรับสารละลายยิปซั่มจะดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และอัตราการกักเก็บน้ำของยิปซั่มดัดแปลงในปริมาณ 0.3% จะเพิ่มขึ้น 95%, 106%, 97% เมื่อเทียบกับ กลุ่มควบคุมว่างเปล่า เซลลูโลสอีเทอร์สามารถปรับปรุงการกักเก็บน้ำของสารละลายยิปซั่มได้อย่างเห็นได้ชัด ด้วยการเพิ่มขึ้นของปริมาณ HPMC อัตราการกักเก็บน้ำของสารละลายยิปซั่มดัดแปลงของ HPMC ที่มีความหนืดต่างกันจะค่อยๆ ถึงจุดอิ่มตัว 10000mPa·sHPMC ไปถึงจุดอิ่มตัวที่ 0.3%, 75000mPa·s และ 20000mPa·s HPMC ไปถึงจุดอิ่มตัวที่ 0.2% ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าการกักเก็บน้ำของยิปซั่มดัดแปลง HPMC 75000mPa·s จะเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิภายใต้ปริมาณที่แตกต่างกัน เมื่ออุณหภูมิลดลง อัตราการกักเก็บน้ำของยิปซั่มดัดแปลงของ HPMC จะค่อยๆ ลดลง ในขณะที่อัตราการกักเก็บน้ำของยิปซั่มบริสุทธิ์โดยพื้นฐานยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ซึ่งบ่งชี้ว่าการเพิ่มอุณหภูมิจะทำให้ผลการกักเก็บน้ำของ HPMC บนยิปซั่มอ่อนลง อัตราการกักเก็บน้ำของ HPMC ลดลง 31.5% เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นจาก 20 ℃ เป็น 40 ℃ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นจาก 40 ℃ ถึง 60 ℃ อัตราการกักเก็บน้ำของยิปซั่มดัดแปลงของ HPMC นั้นโดยพื้นฐานแล้วจะเหมือนกับของยิปซั่มบริสุทธิ์ ซึ่งบ่งชี้ว่า HPMC ได้สูญเสียผลของการปรับปรุงการกักเก็บน้ำของยิปซั่มในเวลานี้ Jian Jian และ Wang Peiming เสนอว่าเซลลูโลสอีเทอร์นั้นมีปรากฏการณ์เจลความร้อน การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของความหนืด สัณฐานวิทยา และการดูดซับของเซลลูโลสอีเทอร์ ซึ่งจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพของส่วนผสมของสารละลาย Bulichen ยังพบว่าความหนืดไดนามิกของสารละลายซีเมนต์ที่มี HPMC ลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น

การเปลี่ยนแปลงการกักเก็บน้ำของส่วนผสมที่เกิดจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นควรรวมกับกลไกของเซลลูโลสอีเทอร์ Bulichen อธิบายกลไกที่เซลลูโลสอีเทอร์สามารถกักเก็บน้ำไว้ในซีเมนต์ได้ ในระบบที่ใช้ซีเมนต์ HPMC จะปรับปรุงอัตราการกักเก็บน้ำของสารละลายโดยลดการซึมผ่านของ "เค้กกรอง" ที่เกิดจากระบบการประสาน ความเข้มข้นหนึ่งของ HPMC ในเฟสของเหลวจะก่อตัวเป็นหลายร้อยนาโนเมตรถึงไม่กี่ไมครอนของการรวมตัวของคอลลอยด์ ซึ่งมีโครงสร้างโพลีเมอร์ในปริมาณที่แน่นอนสามารถเสียบช่องส่งน้ำในส่วนผสมได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดการซึมผ่านของ "เค้กกรอง" เพื่อให้เกิดการกักเก็บน้ำอย่างมีประสิทธิภาพ Bulichen ยังแสดงให้เห็นว่า HPMCS ในยิปซั่มมีกลไกเดียวกัน ดังนั้นการศึกษาเส้นผ่านศูนย์กลางทางกลศาสตร์กลศาสตร์ของการเชื่อมโยงที่เกิดขึ้นโดย HPMC ในเฟสของเหลวสามารถอธิบายผลกระทบของ HPMC ต่อการกักเก็บน้ำของยิปซั่ม

2.3 เส้นผ่านศูนย์กลางอุทกพลศาสตร์ของการรวมตัวของคอลลอยด์ HPMC

กราฟการกระจายอนุภาคที่มีความเข้มข้นต่างกันที่ 75000mPa·s HPMC ในเฟสของเหลว และกราฟการกระจายอนุภาคของข้อกำหนดสามประการของ HPMC ในเฟสของเหลวที่ความเข้มข้น 0.6% จะเห็นได้จากกราฟการกระจายอนุภาคของ HPMC ของข้อกำหนดสามประการในเฟสของเหลว เมื่อความเข้มข้นอยู่ที่ 0.6% ซึ่งเมื่อความเข้มข้นของ HPMC เพิ่มขึ้น ขนาดอนุภาคของสารประกอบที่เกี่ยวข้องที่เกิดขึ้นในเฟสของเหลวก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน เมื่อความเข้มข้นต่ำ อนุภาคที่เกิดจากการรวมตัวของ HPMC จะมีขนาดเล็ก และมีเพียงส่วนเล็กๆ ของ HPMC ที่รวมตัวกันเป็นอนุภาคขนาดประมาณ 100 นาโนเมตร เมื่อความเข้มข้นของ HPMC อยู่ที่ 1% จะมีความสัมพันธ์ของคอลลอยด์จำนวนมากโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางอุทกพลศาสตร์ประมาณ 300 นาโนเมตร ซึ่งเป็นสัญญาณสำคัญของการทับซ้อนกันของโมเลกุล โครงสร้างโพลีเมอไรเซชัน "ปริมาณมาก" นี้สามารถปิดกั้นช่องทางส่งน้ำในส่วนผสมได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลด "การซึมผ่านของเค้ก" และการกักเก็บน้ำที่สอดคล้องกันของส่วนผสมยิปซั่มที่ความเข้มข้นนี้ก็มากกว่า 90% เช่นกัน เส้นผ่านศูนย์กลางทางกลศาสตร์กลศาสตร์ของ HPMC ที่มีความหนืดต่างกันในเฟสของเหลวนั้นโดยพื้นฐานแล้วจะเท่ากัน ซึ่งอธิบายอัตราการกักเก็บน้ำที่ใกล้เคียงกันของสารละลายยิปซั่มดัดแปลงด้วย HPMC ที่มีความหนืดต่างกัน

กราฟการกระจายขนาดอนุภาค HPMC 75000mPa·s ที่มีความเข้มข้น 1% ที่อุณหภูมิต่างกัน เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น จึงสามารถพบการสลายตัวของการรวมตัวของคอลลอยด์ HPMC ได้อย่างชัดเจน ที่อุณหภูมิ 40°C การเชื่อมโยง 300 นาโนเมตรในปริมาณมากจะหายไปอย่างสมบูรณ์ และสลายตัวเป็นอนุภาคขนาดเล็ก 15 นาโนเมตร เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น HPMC จะกลายเป็นอนุภาคขนาดเล็กลง และการกักเก็บน้ำของสารละลายยิปซั่มจะหายไปโดยสิ้นเชิง

ปรากฏการณ์ของคุณสมบัติของ HPMC ที่เปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเรียกอีกอย่างว่าคุณสมบัติของเจลร้อน มุมมองทั่วไปที่มีอยู่คือที่อุณหภูมิต่ำโมเลกุลขนาดใหญ่ของ HPMC จะกระจายตัวในน้ำเป็นครั้งแรกเพื่อละลายสารละลาย โมเลกุลของ HPMC ที่มีความเข้มข้นสูงจะก่อให้เกิดการรวมตัวของอนุภาคขนาดใหญ่ . เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความชุ่มชื้นของ HPMC จะลดลง น้ำระหว่างโซ่จะค่อยๆ ปล่อยออกมา สารประกอบสมาคมขนาดใหญ่จะค่อยๆ กระจายตัวเป็นอนุภาคขนาดเล็ก ความหนืดของสารละลายลดลง และโครงสร้างเครือข่ายสามมิติจะเกิดขึ้นเมื่อมีการเจล เมื่อถึงอุณหภูมิแล้วเจลสีขาวก็จะตกตะกอน

Bodvik พบว่าโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติการดูดซับของ HPMC ในเฟสของเหลวมีการเปลี่ยนแปลง เมื่อรวมกับทฤษฎีของ Bulichen เกี่ยวกับการเชื่อมโยงคอลลอยด์ของ HPMC ที่ปิดกั้นช่องทางการขนส่งทางน้ำของสารละลาย สรุปได้ว่าการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิทำให้เกิดการสลายตัวของการรวมตัวของคอลลอยด์ของ HPMC ส่งผลให้การกักเก็บน้ำของยิปซั่มดัดแปลงลดลง

3. บทสรุป

(1) เซลลูโลสอีเทอร์นั้นมีความหนืดสูงและมีลักษณะ "ซ้อนทับ" กับสารละลายยิปซั่ม ทำให้เกิดความหนาขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ที่อุณหภูมิห้อง ผลของการทำให้หนาขึ้นจะชัดเจนมากขึ้นเมื่อความหนืดและปริมาณของเซลลูโลสอีเทอร์เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์จะลดลง ผลกระทบที่หนาขึ้นจะลดลง ความเค้นเฉือนของผลผลิตและความหนืดพลาสติกของส่วนผสมยิปซั่มลดลง การเกิดพลาสติกปลอมลดลง และคุณสมบัติการก่อสร้างแย่ลง

(2) เซลลูโลสอีเทอร์ปรับปรุงการกักเก็บน้ำของยิปซั่ม แต่เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น การกักเก็บน้ำของยิปซั่มดัดแปลงก็ลดลงอย่างมีนัยสำคัญเช่นกัน แม้ที่อุณหภูมิ 60 ℃ ก็จะสูญเสียผลกระทบของการกักเก็บน้ำโดยสิ้นเชิง อัตราการกักเก็บน้ำของสารละลายยิปซั่มได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญโดยเซลลูโลสอีเทอร์ และอัตราการกักเก็บน้ำของสารละลายยิปซั่มดัดแปลงด้วย HPMC ที่มีความหนืดต่างกันจะค่อยๆ ถึงจุดอิ่มตัวเมื่อปริมาณเพิ่มขึ้น โดยทั่วไปการกักเก็บน้ำของยิปซั่มจะเป็นสัดส่วนกับความหนืดของเซลลูโลสอีเทอร์ โดยที่ความหนืดสูงจะมีผลเพียงเล็กน้อย

(3) ปัจจัยภายในที่เปลี่ยนแปลงการกักเก็บน้ำของเซลลูโลสอีเทอร์ตามอุณหภูมิมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับสัณฐานวิทยาระดับจุลภาคของเซลลูโลสอีเทอร์ในสถานะของเหลว ที่ความเข้มข้นระดับหนึ่ง เซลลูโลสอีเทอร์มีแนวโน้มที่จะรวมตัวกันเพื่อสร้างการเชื่อมโยงคอลลอยด์ขนาดใหญ่ โดยปิดกั้นช่องทางการลำเลียงน้ำของส่วนผสมยิปซั่มเพื่อให้เกิดการกักเก็บน้ำสูง อย่างไรก็ตาม ด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น เนื่องจากคุณสมบัติการเกิดเจลด้วยความร้อนของเซลลูโลสอีเทอร์เอง การรวมตัวของคอลลอยด์ขนาดใหญ่ที่ก่อตัวก่อนหน้านี้จะกระจายตัวออกไปอีกครั้ง ส่งผลให้ประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำลดลง