淀粉醚對羥丙基甲基纖維素流變學性能的影響

0復配淀粉的應用氨基羥基纖維（hydron-hymethy植物，hplc）是由高度純棉纖維制成的原料。經過堿處理后，它與氯仿和丙烯酸（hyd）反應產生的異離子纖維混合醚。其取代度(DS)通常為1.2~2.0,不同的取代度與不同的甲氧基和羥丙基含量比例可制成不同性能的產品。一般來說,取代度越大,分子質量越高,水溶性能越差,溶液黏度越高;甲氧基含量越高,凝膠點越低,水溶解度越大,表面活性也越高。HPMC在水中溶解形成均勻透明、黏度較高的溶液,廣泛用于各工業領域作為分散劑、懸浮劑、增稠劑、保水劑、乳化劑、穩定劑和膠粘劑;尤其是在砂漿行業,其良好的增稠保水作用能賦予砂漿極佳的施工性,在各種干粉砂漿產品中幾乎都能用到。近年來,由于棉花的價格高漲,以棉花為原材料的HPMC價格也隨之高漲。通過與其它材料復配使用是降低成本、提高性能的主要途徑。淀粉醚即醚化淀粉,是淀粉分子中的羥基與反應活性物質反應生成的淀粉取代基醚。包括羥烷基淀粉、羧甲基淀粉、陽離子淀粉等。由于淀粉的醚化作用提高了黏度穩定性,且在強堿性條件下醚鍵不易發生水解,因此,醚化淀粉在許多領域得以應用。在砂漿行業具有快速增稠、提高材料的抗下垂能力、延長操作時間、提高保水性等功能,并且與其它材料具有很好的相容性。本文通過復配淀粉醚和羥丙基甲基纖維素,對比了不同比例復配料的黏度變化,并研究了復配料對保溫砂漿性能的影響。1測試1.1淀粉醚類水泥羥丙基甲基纖維素:德國Marcchem公司生產的HPMC100000S,外觀為白色粉末狀;淀粉醚:Avebe公司生產的CASUCOL301羥丙基淀粉醚,外觀為白色粉末狀。水泥:四川綿陽北川中聯水泥有限公司生產的P·O42.5R水泥。重鈣:四川綿陽市售,細度為325目。聚苯顆粒:綿陽市售的再生聚苯顆粒。1.2黏度法n復配物黏度測試:稱取干燥至恒重的樣品8g(精確至0.0001g)加入到高型燒杯中,加90℃左右的蒸餾水392g,用玻璃棒充分攪拌約10min形成均勻體系,然后放入到0~5℃的冰浴中冷卻40min,冷卻過程中繼續攪勻至產生黏度為止。補水,將試樣溶液調節到質量濃度為2%,除去氣泡。將溶液放入恒溫槽中,恒溫至(20±0.1)℃,用黏度計測試其黏度。水泥凈漿和重鈣凈漿的黏度測試:在環境溫度為(23±2)℃條件下,稱取干燥至恒重的復配料樣品4g(精確至0.0001g)和水泥396g混合均勻,倒入盛有500g自來水的燒杯中,快速攪拌1min后,用黏度計測試其黏度。2試驗結果與分析2.1淀粉醚摻量對復配方黏度的影響在(20±0.1)℃條件下,分別測試了水溶液pH值為7、11和13時,羥丙基淀粉醚CASUCOL301和羥丙基甲基纖維素100000S不同比例復配料在水溶液濃度為2%時的黏度,并繪制成曲線,如圖1所示。由圖1可見,隨著淀粉醚在復配料中比例的增大,羥丙基甲基纖維素的黏度呈下降趨勢。在pH值=11和7的水溶液中,淀粉醚摻量為5%時,復配料的黏度分別由pH值=13、11、7時的86844、85326、84242mPa·s下降為65238、79419、77016mPa·s,下降幅度分別為24.9%、6.9%、8.6%,這說明淀粉醚在此摻量下,溶液pH值為11和7時,復配料的黏度降幅較小,而溶液pH值=13時,復配料的黏度降幅較大;而當淀粉醚摻量增大為5%~20%時,復配料的黏度均呈快速下降趨勢,當淀粉醚摻量為20%,pH值=13、11和7時復配料的水溶液黏度分別為12027、28289和34717mPa·s,黏度下降幅度分別為86.1%、66.8%和58.8%;淀粉醚摻量從5%到20%階段,pH值=13、11、7時,黏度下降幅度分別為61.2%、59.9%、50.2%,這說明淀粉醚在5%~20%的摻量范圍內,復配料的黏度下降速度相差不大;當繼續增大淀粉醚在復配料中的比例時,復配料水溶液的黏度變化曲線逐漸平緩,淀粉醚摻量在30%時,在pH值=13、11、7的水溶液中,復配料溶液的黏度分別為5534、14298、23060mPa·s,下降幅度分別為93.6%、83.2%、72.6%,較淀粉醚摻量為20%時的黏度下降幅度分別增加了7.5%、16.4%、13.8%,增加幅度減小,說明復配料的黏度下降速度逐漸減緩。2.2淀粉醚對凈漿黏度的影響在溫度為(23±2)℃、濕度為(50±10)%的室內環境下,分別測試了不同比例復配料在摻量為1%時,水泥凈漿攪拌完成后初始、5、10、15、20、25和30min時的黏度值,并繪制成曲線,觀察水泥凈漿黏度隨時間的變化規律,如圖2所示。由圖2可見,不摻淀粉醚時,水泥凈漿在剛攪拌完成時,漿體的黏度很低,隨著時間的延長,黏度逐漸增大;在水泥凈漿攪拌完成的0~15min內,黏度上升速度較快,隨著時間的繼續延長,漿體的黏度變化則相比較小,曲線變得平緩。摻入淀粉醚后,水泥凈漿在攪拌完成后立刻具有很高的黏度,其中淀粉醚摻量為20%時,漿體的黏度最大,其次是摻量為10%時的黏度,淀粉醚摻量為30%時的黏度最低。這說明用淀粉醚和羥丙基甲基纖維素進行復配后可以在短時間內快速提高水泥凈漿的黏度,隨著淀粉醚摻量的增大,水泥凈漿的早期黏度呈先上升后下降趨勢,在所選摻量范圍內,淀粉醚摻量為20%時黏度最高。隨著時間的延長,摻有淀粉醚的水泥凈漿黏度值呈逐漸降低趨勢,這與不摻淀粉醚時漿體的黏度值變化趨勢相反。在摻有淀粉醚的漿體中,水泥凈漿攪拌完成后的漿體黏度值變化較大,下降速度較快,而在15min以后,漿體的黏度則趨于穩定。在所測試的時間范圍內(0~30min),摻有淀粉醚的水泥凈漿黏度始終高于不摻淀粉醚時的漿體黏度。這說明在水泥凈漿體系中,將淀粉醚和羥丙基甲基纖維素進行復配可以有效提高漿體的黏度。2.3淀粉醚與漿體黏度比較在溫度為(23±2)℃、濕度為(50±10)%的室內環境下,測試了不同比例復配料在摻量為1%時,重鈣漿體攪拌完成后初始、5、10、15、20、25和30min時的黏度,其黏度變化曲線如圖3所示。由圖3可以看出,在重鈣漿體剛攪拌結束時,復配料中含有淀粉醚的漿體黏度明顯高于不含淀粉醚的漿體黏度,且復配料中淀粉醚含量越高,漿體的黏度越大。在攪拌完成后的0~5min內,不摻淀粉醚與復配料中淀粉醚含量為10%和20%的重鈣漿體黏度均呈上升勢態,而復配料中淀粉醚含量為30%的重鈣漿體的黏度則呈下降勢態。隨著時間的繼續延長,不摻淀粉醚時,重鈣漿體的黏度逐漸穩定上升;復配料中淀粉醚摻量為10%時,漿體的黏度則在10min以后幾乎保持不變;復配料中淀粉醚摻量為20%時,在5min以后的時間段內,呈緩慢降低勢態;復配料中淀粉醚摻量為30%時,重鈣漿體的黏度呈下降勢態。各曲線在20~25min內出現交叉點,在0~20min時間段內,重鈣漿體中淀粉醚含量越高,漿體黏度值越大;而在20min以后,則表現為漿體中淀粉醚含量越低,黏度越大。說明淀粉醚可以提高重鈣漿體的初期黏度,而隨著時間的延長,作用效果越差,當靜置一定時間后,反而會降低漿體的黏度。2.4不摻淀粉醚的保溫砂漿是否其黨性能影響到凈漿漿體的黏度試驗用聚苯顆粒保溫砂漿的基礎配方如表1所示。將不同比例的復配料按0.8%的比例摻入到聚苯顆粒保溫砂漿中,攪拌時間為5min,攪拌完成后抹于墻面,一次性成型厚度為3cm,在1h以內,每隔10min觀察1次聚苯顆粒保溫砂漿是否脫落。圖4為1h以后聚苯顆粒保溫砂漿的脫落情況。在試驗過程中發現,不摻淀粉醚的保溫砂漿涂抹于墻上后,不到10min幾乎全部脫落;復配料中淀粉醚摻量為10%的保溫砂漿只有極少量掉落;復配料中淀粉醚摻量為20%的保溫砂漿沒有脫落;復配料中淀粉醚摻量為30%的保溫砂漿在第1和第2次觀察中無明顯異常,而在第3次(施工完后30min)觀察中發現絕大部分掉落。結合此前的試驗數據發現,保溫砂漿是否脫落和凈漿漿體的黏度有很大關系。不摻淀粉醚的保溫砂漿中,漿體的黏度上升較慢,在攪拌完成后沒有足夠的黏度,使保溫砂漿的附著力不夠,從而出現快速脫落現象。復配料中淀粉醚含量為30%的保溫砂漿中,漿體的初始黏度較高,附著力較強,因此未出現脫落現象,而隨著時間的延長,漿料的黏度下降,使保溫砂漿的附著力逐漸下降,當粘附力不足以克服保溫砂漿的重力時,便出現脫落。復配料中淀粉醚含量為10%和20%的保溫砂漿,雖然隨著時間的延長,黏度會有所下降,但由于下降幅度不大,砂漿粘附力足以克服砂漿的重力,從而未出現脫落現象。3淀粉醚和羥丙基甲基纖維素復配的影響(1)淀粉醚會降低羥丙基甲基纖維素的黏度,摻量越高,作用效果越明顯。(2)在水泥和重鈣凈漿中,淀粉醚可以顯著提高漿體的初期黏度,隨著時間的延長,作用效果會下降。