Synergistische Verbesserung von Polymer-Zement-Wasserabdichtungen durch silanfunktionalisierte Cellulose-Nanofibrillen

Um die mechanischen Eigenschaften und die wasserdichte Leistung von Polymer-Zement (JS) Wasserabdichtungen zu verbessern, wurden Cellulose-Nanofibrillen (CNFs) mit Vinyltriethoxysilan (VTES) oberflächenmodifiziert. Die modifizierten Cellulose-Nanofibrillen (m-CNFs) wurden durch Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie (FTIR), Rasterelektronenmikroskopie (SEM) und energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDS) charakterisiert. Anschließend wurden JS-Wasserabdichtungen mit m-CNFs hergestellt. Die Leistung und der Mechanismus wurden systematisch unter Verwendung von Zugfestigkeit, Haftfestigkeit, Wasseraufnahme, Kontaktwinkel, Permeabilitätstest, Haltbarkeitstest, Rasterelektronenmikroskopie, Brunauer-Emmett-Teller (BET) und Rasterkraftmikroskopie (AFM) bewertet. Die Ergebnisse zeigten, dass die Beschichtung optimale Leistungen aufwies, wenn 1 Gew.% m-CNFs hinzugefügt wurden. Unter diesen Bedingungen stiegen die Zugfestigkeit und die Haftfestigkeit um 33,8% bzw. 9,8%, während die Wasseraufnahme über 7 Tage um 72,9% sank. Der Kontaktwinkel erreichte 97,1° und die Haltbarkeit der Beschichtung wurde ebenfalls verbessert. Darüber hinaus verbesserte die amphiphile Eigenschaft, die durch die Silanmodifikation eingeführt wurde, die Grenzflächenhaftung zwischen den organischen und anorganischen Phasen innerhalb der Beschichtung erheblich. Zudem füllen die m-CNFs aufgrund ihrer Wasseraufnahmefähigkeit die Mikroporen der Beschichtung während des Aushärtungsprozesses und erzeugen einen internen Aushärtungseffekt, wodurch die Porosität des Materials verringert wird. Aufgrund dieser synergetischen Effekte werden die mechanische Festigkeit und die Hydrophobie der JS-Wasserabdichtungen erheblich verbessert. Diese Studie erweitert die Anwendung von CNFs, einem nachhaltigen Nanomaterial, in der Herstellung von wasserdichten Baumaterialien.