1概述
纖維素醚是以天然纖維素為原料，經(jīng)化學(xué)改性制得的合成型高分子聚合物。纖維素醚是天然纖維素的衍生物，纖維素醚生產(chǎn)與合成聚合物不同，它的最基本的材料是纖維素，天然的高分子化合物。由于天然纖維素結(jié)構(gòu)的特殊性，纖維素本身沒有與醚化劑反應(yīng)的能力。但經(jīng)過(guò)溶脹劑的處理，在分子鏈間和鏈內(nèi)強(qiáng)大的氫鍵遭到破壞，羥基的活性釋放變成具有反應(yīng)能力的堿纖維素，在經(jīng)過(guò)醚化劑反應(yīng)—OH基轉(zhuǎn)成—OR基得到纖維素醚。
纖維素醚應(yīng)用于建筑材料、乳膠涂料、食品、醫(yī)藥、日用化學(xué)等方面。作為增稠劑、保水劑、穩(wěn)定劑、分散劑、成膜劑使用。
2纖維素醚在砂漿應(yīng)用中的作用
2.1增稠和觸變性
纖維素醚賦予濕砂漿優(yōu)良的粘稠性，能夠顯著增加濕砂漿與基層的粘結(jié)能力，提高砂漿的抗下垂性能，廣泛用于抹面灰漿、面磚粘結(jié)砂漿和外墻外保溫系統(tǒng)中。纖維素醚的增稠效果還可以增加新拌材料的抗分散能力和勻質(zhì)性，防止材料分層、離析和泌水，可用于纖維混凝土、水下混凝土和自密實(shí)混凝土中。
纖維素醚對(duì)水泥基材料的增稠效果來(lái)自于纖維素醚溶液的粘性。相同條件下，纖維素醚的粘度越高，改性水泥基材料的粘稠性越好，但若粘度過(guò)大，則會(huì)影響材料的流動(dòng)性和可操作性(如粘抹灰刀)。對(duì)流動(dòng)性要求較高的自流平砂漿、自密實(shí)混凝土等則要求纖維素醚的粘度很低。此外，纖維素醚的增稠效果還會(huì)增加水泥基材料的需水量，提高灰漿的產(chǎn)量。
纖維素醚溶液的粘性取決于以下因素：纖維素醚的分子量、濃度、溫度、剪切速度和試驗(yàn)方法。相同條件下，纖維素醚的分子量越大，溶液的粘度越高;濃度越高，溶液的粘度也越高，在使用時(shí)應(yīng)注意避免摻量過(guò)高而影響砂漿和混凝土的工作性能;纖維素醚溶液的粘度會(huì)隨溫度的升高而降低，且濃度越高，溫度的影響越大;纖維素醚溶液通常為假塑性流體，具有剪切變稀的性質(zhì)，測(cè)試時(shí)的剪切速率越大，粘度越小，因此，砂漿的粘聚性在外力作用下會(huì)而降低，這有利于砂漿的刮抹施工，使砂漿能夠同時(shí)具有良好的工作性和粘聚性;由于纖維素醚溶液是非牛頓流體，測(cè)試粘度時(shí)所采用的實(shí)驗(yàn)方法、儀器設(shè)備或測(cè)試環(huán)境不同時(shí)，同種纖維素醚溶液測(cè)試出的結(jié)果可能會(huì)有較大差別。
纖維素醚分子可以固定新拌材料的一些水分子在分子鏈外圍，因此增加了溶液的粘度。纖維素醚分子鏈之間相互纏繞，形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也會(huì)使其水溶液產(chǎn)生良好的粘性。
高粘度的纖維素醚水溶液具有高的觸變性，這也是纖維素醚的一大特性。甲基纖維素的水溶液在其凝膠溫度的以下通常具有假塑性，非觸變流動(dòng)性，但在低剪切速率時(shí)呈牛頓型流動(dòng)性質(zhì)。假塑性隨纖維素醚分子量或濃度的增加而增大，與取代基類型和取代度無(wú)關(guān)。所以，相同粘度等級(jí)的纖維素醚，不管是mc，HPmc，HEmc，只要是濃度和溫度保持恒定，總表現(xiàn)出相同的流變性質(zhì)。當(dāng)溫度提高時(shí)形成結(jié)構(gòu)凝膠，出現(xiàn)高觸變流動(dòng)。高濃度低粘度的纖維素醚即使在凝膠溫度以下，也表現(xiàn)出觸變性。這一性質(zhì)對(duì)建筑砂漿的施工調(diào)整其流平和流掛性是大有益處的。這里需要說(shuō)明一點(diǎn)，纖維素醚的粘度越高，保水性越好，但粘度越高，纖維素醚相對(duì)分子量越高，其溶解性能相應(yīng)降低，這對(duì)砂漿濃度和施工性能造成負(fù)面影響。粘度越高，對(duì)砂漿的增稠效果越明顯，但并不是完全的正比關(guān)系。一些中低粘度，但經(jīng)過(guò)改性的纖維素醚在改善濕砂漿的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有更加優(yōu)異的表現(xiàn)，隨粘度的增加，纖維素醚保水性提高。
2 .2保水作用
纖維素醚具有優(yōu)良的保水性，可以防止?jié)裆皾{中的水分過(guò)早蒸發(fā)或被基層吸收，確保水泥充分水化，從而最終保證砂漿的力學(xué)性能，這特別有利于薄層砂漿和在吸水性基層或在高溫、干燥條件下施工的砂漿。纖維素醚的保水作用可以改變傳統(tǒng)的施工工藝，提高施工進(jìn)度，如在吸水的基材上不需要預(yù)濕即可以進(jìn)行抹灰施工。
纖維素醚的粘度、摻量、環(huán)境溫度和分子結(jié)構(gòu)對(duì)其保水性能有較大影響。相同條件下，纖維素醚的粘度越大，保水性越好;摻量越高，保水性越好，通常很少摻量的纖維素醚就能夠大大提高砂漿的保水率，當(dāng)摻量達(dá)到一定程度時(shí)，保水率增加的趨勢(shì)變緩;環(huán)境溫度升高，纖維素醚的保水性通常降低，但一些改性纖維素醚在高溫條件下也具有較好的保水性;較低取代度的纖維素醚保水性能更好。
纖維素醚分子上的羥基和醚鍵上的氧原子會(huì)與水分子締合成氫鍵，使游離水變成結(jié)合水，從而起到很好的保水作用;水分子與纖維素醚分子鏈間的相互擴(kuò)散作用使水分子得以進(jìn)入纖維素醚大分子鏈內(nèi)部，并受到較強(qiáng)的約束力，從而形成自由水，纏繞水，提高了水泥漿的保水性;纖維素醚改善了新拌水泥漿體的流變性能、多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和滲透壓力或纖維素醚的成膜性能阻礙了水的擴(kuò)散。
2.3 引氣作用
纖維素醚對(duì)新拌水泥基材料具有明顯的引氣作用。纖維素醚同時(shí)具有親水基團(tuán)(羥基、醚基)和憎水基團(tuán)(甲基、葡萄糖環(huán))，是一種表面活性劑，具有表面活性，從而具有引氣效應(yīng)。纖維素醚的引氣作用會(huì)產(chǎn)生“滾珠”效應(yīng)，可以改善新拌材料的工作性能，如增加砂漿在操作過(guò)程中的的可塑性和柔滑性，有利于砂漿的攤鋪;還會(huì)提高灰漿的產(chǎn)量，降低砂漿生產(chǎn)成本;但會(huì)增加硬化材料的孔隙率，降低其強(qiáng)度和彈性模量等力學(xué)性能。
作為表面活性劑，纖維素醚對(duì)水泥顆粒還具有濕潤(rùn)或潤(rùn)滑作用，這與其引氣作用共同增加水泥基材料的流動(dòng)性，但其增稠作用又會(huì)降低流動(dòng)性，纖維素醚對(duì)水泥基材料流動(dòng)性的影響是增塑與增稠效果的綜合。一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)纖維素醚摻量很低時(shí)，主要表現(xiàn)為增塑或減水作用;摻量較高時(shí)，纖維素醚的增稠效果迅速增加，而其引氣作用又趨于飽和，所以表現(xiàn)為增稠作用或增加需水量。
2.4 緩凝作用(延緩水泥的水化進(jìn)程)
纖維素醚會(huì)延長(zhǎng)水泥凈漿或砂漿的凝結(jié)時(shí)間，延遲水泥水化動(dòng)力學(xué)，這有利于提高新拌材料的可操作時(shí)間，改善砂漿稠度和混凝土坍落度的經(jīng)時(shí)損失，但也可能會(huì)延緩施工進(jìn)度。
摻入纖維素醚通常不會(huì)改變水泥水化放熱曲線的典型輪廓，但會(huì)增加誘導(dǎo)期的時(shí)間，減少放熱峰值和加速期的放熱速度，對(duì)減速期和穩(wěn)定期則無(wú)明顯影響。纖維素醚會(huì)延遲水泥中最重要的熟料礦物相鋁酸三鈣(C3A)和硅酸三鈣(C3S)的水化，進(jìn)一步試驗(yàn)表明，纖維素醚能夠阻礙C3A和C3S的溶解，延緩水化鋁酸鈣和氫氧化鈣的結(jié)晶，減少C-S-H在C3S顆粒表面的成核和生長(zhǎng)速率，但對(duì)鈣礬石結(jié)晶的影響很小。
纖維素醚的粘度主要影響保水能力和工作性，對(duì)水泥水化動(dòng)力學(xué)幾乎沒有任何影響，其分子參數(shù)不同時(shí)，對(duì)水泥水化的延遲效果也不相同。HEC的緩凝能力通常比HPMC和MC強(qiáng);HPMC和HEMC的甲氧基含量越少或HEC中羥乙氧基的含量越少，纖維素醚延遲水泥水化越明顯，而分子量和HPMC中羥丙氧基含量的影響則較低;取代度DS越小，纖維素醚延遲作用越明顯。纖維素醚不論溶液呈酸性、中性、堿性，纖維素醚性能都很穩(wěn)定.因此當(dāng)纖維素醚加入砂漿中，纖維素醚結(jié)構(gòu)上羥基和醚鍵上的氧原子與水分子締合成氫鍵，形成空間網(wǎng)狀，使游離水變成結(jié)合水，起到很好的保水作用，既可防止砂漿離析泌水，又能在養(yǎng)護(hù)初期防止水分過(guò)快蒸發(fā)或被基材過(guò)快吸收，使水泥能較好的水化.從而可使砂漿與基材的粘結(jié)強(qiáng)度得到提高。
3結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，在干粉砂漿中，纖維素醚起著保水性、增稠性和觸變性，引氣性，緩凝性等作用。良好的保水能力使水泥水化更加完全，可以改善濕砂漿的濕粘性，提高砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度，瓷磚粘結(jié)砂漿中，可提高開放時(shí)間，調(diào)整時(shí)間。機(jī)械噴涂砂漿加入纖維素醚可以改善砂漿的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。自流平中可以防止沉降，離析分層等。因此，纖維素醚正作為一種重要的添加劑在干粉砂漿中被廣泛應(yīng)用。在干混砂漿應(yīng)用纖維素醚要想充分發(fā)揮其應(yīng)用的作用，選擇好纖維素醚的種類和確定它的應(yīng)用范圍也是至關(guān)重要的。
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