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羟丙基甲基纤维素对提高干混砂浆性能起关键作用

5 月 . 23, 2024 10:16 返回目录
羟丙基甲基纤维素对提高干混砂浆性能起关键作用

1.纤维素醚
纤维素醚是碱纤维素与醚化剂在一定条件下反应生成的一系列产物的统称。碱纤维素被不同的醚化剂取代,可得到不同的纤维素醚。根据取代基的电离性质,纤维素醚可分为离子型(如羧甲基纤维素)和非离子型(如甲基纤维素)。根据取代基的种类,纤维素醚可分为单醚(如甲基纤维素)和混合醚(如羟丙基甲基纤维素)。根据溶解性不同,可分为水溶性(如羟乙基纤维素)和有机溶剂溶解性(如乙基纤维素)。干混砂浆主要是水溶性纤维素,水溶性纤维素又可分为速溶型和经表面处理后缓溶型。
纤维素醚在砂浆中的作用机理如下:
(1)砂浆中的纤维素醚溶于水后,由于具有表面活性,保证了胶凝材料在体系中有效、均匀的分布。纤维素醚作为保护胶体,“包裹”住固体颗粒,在其外表面形成一层润滑膜,使砂浆体系更加稳定,同时也提高了砂浆在搅拌过程中的流动性和施工的平整度。
(2)由于纤维素醚溶液分子结构的特点,砂浆中的水分不易流失,并在​​较长的时间内逐渐释放,赋予砂浆良好的保水性和施工性。
1.1.1 甲基纤维素(MC)
将精制棉经碱处理,以氯甲烷为醚化剂,经一系列反应制得纤维素醚,一般取代度为1.6~2.0,溶解性随取代度不同而变化,属于非离子型纤维素醚。
(1)甲基纤维素溶于冷水,但难溶于热水,其水溶液在pH=3~12范围内稳定,与淀粉、瓜尔胶及多种表面活性剂有较好的相容性,当温度达到凝胶温度时,就会发生凝胶现象。
(2)甲基纤维素的保水性取决于其添加量、黏度、颗粒细度及溶解速度。一般添加量大,细度小,黏度大,保水性高。添加量对保水性影响很大,黏度与保水性并不成正比。溶解速度主要取决于纤维素颗粒的表面改性程度和颗粒细度。以上几种纤维素醚中,甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素的保水性较高。
(3)温度的变化会严重影响甲基纤维素的保水率,一般温度越高,保水性越差,如果砂浆温度超过40℃,甲基纤维素的保水性就会明显变差,严重影响砂浆的施工性。
(4)甲基纤维素对砂浆的施工性和粘结性有明显的影响。这里的“粘结性”是指工人涂刷工具与墙体基材之间感受到的粘结力,也就是砂浆的抗剪强度。粘结性大,砂浆的抗剪强度大,工人在使用过程中要求的强度也大,因此砂浆的施工性较差。在纤维素醚类产品中,甲基纤维素的粘结性处于中等水平。
1.1.2 羟丙基甲基纤维素(HPMC)
羟丙基甲基纤维素(HPMC)是近年来产量和用量迅速增加的一种纤维素,是以精制棉经碱化处理后,以环氧丙烷和氯甲烷为醚化剂,经过一系列反应而制成的非离子型纤维素混合醚,取代度一般为1.2~2.0,其性质因甲氧基含量和羟丙基含量的比例不同而不同。
(1)羟丙基甲基纤维素易溶于冷水,难溶于热水。不过它在热水中的凝胶温度明显高于甲基纤维素。与甲基纤维素相比,在冷水中的溶解性也有很大的提高。
(2)羟丙基甲基纤维素的粘度与其分子量有关,分子量越大粘度越高。温度也会影响其粘度,温度升高粘度会下降。但高粘度和高温的影响比甲基纤维素要小。溶液在室温下稳定。
(3)HPMC的保水性取决于其添加量和粘度,相同添加量下其保水率高于甲基纤维素。
(4)羟丙基甲基纤维素对酸、碱均稳定,其水溶液在pH=2~12范围内稳定。烧碱、石灰水对其性能影响不大,但碱可加速其溶解速度,提高粘度。羟丙基甲基纤维素对常见的盐类稳定,但当盐溶液浓度较高时,羟丙基甲基纤维素溶液粘度有增大的趋势。
(5)羟丙基甲基纤维素能与水溶性大分子化合物混合,形成粘度较大的均匀溶液。如聚乙烯醇、淀粉醚、植物胶等。
(6)羟丙基甲基纤维素的抗酶性比甲基纤维素好,其溶液发生酶降解的可能性比甲基纤维素低。
(7)羟丙基甲基纤维素对砂浆施工的粘结性比甲基纤维素高。
1.1.3 羟乙基纤维素(HEC)
精制棉是经碱处理后,以环氧乙烷为醚化剂,在丙酮存在下进行反应而制得,取代度一般为1.5~2.0,亲水性强,易吸湿。
(1)羟乙基纤维素溶于冷水,难溶于热水,溶液在高温下稳定,不具有凝胶性,可在砂浆中高温下长期使用,但其保水性较甲基纤维素低。
(2)羟乙基纤维素对一般酸、碱较稳定,碱能加速其溶解,并略微提高其粘度,在水中的分散性较甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素稍差。
(3)羟乙基纤维素对砂浆的防下垂性能良好,但对水泥的缓凝时间较长。
(4)国内部分企业生产的羟乙基纤维素因水分、灰分含量较高,性能明显低于甲基纤维素。
1.1.4 羧甲基纤维素
离子型纤维素醚是以天然纤维(棉等)经碱处理后,以氯乙酸钠为醚化剂,经一系列反应而制得的。其取代度一般为0.4~1.4,其性能受取代度影响较大。
(1)羧甲基纤维素吸湿性较强,在一般条件下贮存时会含有大量的水分。
(2)羧甲基纤维素水溶液不会产生凝胶,且粘度随温度升高而下降,当温度超过50℃时,粘度不可逆变化。
(3)其稳定性受pH值影响较大,一般可用于石膏基砂浆,不可用于水泥基砂浆,碱性过高会失去黏度。
(4)其保水性比甲基纤维素低很多,对石膏基砂浆有缓凝作用,降低其强度,但羧甲基纤维素的价格明显低于甲基纤维素。

2. 可再分散乳胶粉
可再分散胶粉是由特种聚合物乳液经喷雾干燥制成,在加工过程中,保护胶体和防硬剂成为不可缺少的添加剂。干燥后的胶粉是一些80~100mm的球形颗粒聚集在一起,这些颗粒能溶于水,形成比原乳液颗粒稍大的稳定分散体,这种分散体脱水干燥后会形成一层薄膜,这层薄膜和普通乳液的成膜一样是不可逆的,遇水不会再分散成分散体。
可再分散胶粉按组成可分为苯乙烯丁二烯共聚物、叔碳酸乙烯酯共聚物、乙烯醋酸共聚物等,在此基础上还可以接枝有机硅、月桂酸乙烯酯等来提高性能。不同的改性措施使得可再分散胶粉具有不同的耐水性、耐碱性、耐候性、柔韧性等性能。其中含有月桂酸乙烯酯和有机硅,可以使胶粉具有良好的疏水性。高支链的叔碳酸乙烯酯Tg值低,柔韧性好。这些粉末在砂浆中的应用,对水泥的凝结时间有缓凝作用,但缓凝效果比直接应用同类洗剂要小。相比之下,苯乙烯丁二烯的缓凝效果要大于乙烯醋酸乙烯酯,如果掺量过少,砂浆性能的改善不明显。

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发布时间:2022-10-24
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