Em argamassas pré-misturadas, a quantidade de éter de celulose adicionada é muito baixa, mas pode melhorar significativamente o desempenho da argamassa úmida, sendo um aditivo importante que afeta o desempenho da argamassa na construção. A seleção razoável de éteres de celulose de diferentes variedades, diferentes viscosidades, diferentes tamanhos de partículas, diferentes graus de viscosidade e quantidades adicionadas terá um impacto positivo na melhoria do desempenho da argamassa em pó seco. Atualmente, muitas argamassas de alvenaria e reboco apresentam baixo desempenho de retenção de água, e a lama aquosa se separa após alguns minutos de repouso. A retenção de água é um importante desempenho do éter de metilcelulose, e também é um desempenho ao qual muitos fabricantes nacionais de argamassa seca, especialmente aqueles em regiões do sul com altas temperaturas, prestam atenção. Os fatores que afetam o efeito de retenção de água da argamassa seca incluem a quantidade de metilcelulose adicionada, a viscosidade do metilcelulose, a finura das partículas e a temperatura do ambiente de uso.
1. Conceito
Éter de celuloseÉ um polímero sintético obtido a partir da celulose natural por meio de modificação química. O éter de celulose é um derivado da celulose natural. A produção do éter de celulose é diferente da dos polímeros sintéticos. Seu material mais básico é a celulose, um composto polimérico natural. Devido à particularidade da estrutura da celulose natural, a celulose em si não tem capacidade de reagir com agentes de eterificação. No entanto, após o tratamento com o agente de expansão, as fortes ligações de hidrogênio entre as cadeias moleculares e as cadeias são destruídas, e a liberação ativa do grupo hidroxila torna-se uma celulose alcalina reativa. Obtenha o éter de celulose.
As propriedades dos éteres de celulose dependem do tipo, número e distribuição dos substituintes. A classificação dos éteres de celulose também se baseia no tipo de substituintes, grau de eterificação, solubilidade e propriedades de aplicação relacionadas. De acordo com o tipo de substituintes na cadeia molecular, eles podem ser divididos em monoéter e éter misto. O MC que geralmente usamos é o monoéter, e o HPMC é o éter misto. O MC de éter de metilcelulose é o produto após o grupo hidroxila na unidade de glicose da celulose natural ser substituído por metóxi. É um produto obtido pela substituição de uma parte do grupo hidroxila na unidade por um grupo metóxi e outra parte por um grupo hidroxipropil. A fórmula estrutural é [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x Éter de hidroxietilmetilcelulose HEMC, estas são as principais variedades amplamente utilizadas e vendidas no mercado.
Em termos de solubilidade, pode ser dividido em iônico e não iônico. Os éteres de celulose não iônicos solúveis em água são compostos principalmente por duas séries de éteres alquílicos e éteres hidroxialquílicos. O CMC iônico é usado principalmente em detergentes sintéticos, impressão e tingimento têxtil, alimentos e exploração de petróleo. Os MC não iônicos, HPMC, HEMC, etc., são usados principalmente em materiais de construção, revestimentos de látex, medicamentos, produtos químicos de uso diário, etc., sendo utilizados como espessantes, agentes de retenção de água, estabilizantes, dispersantes e agentes formadores de filme.
2. Retenção de água do éter de celulose
Retenção de água do éter de celulose: Na produção de materiais de construção, especialmente argamassa em pó seco, o éter de celulose desempenha um papel insubstituível, especialmente na produção de argamassa especial (argamassa modificada), é um componente indispensável e importante.
O importante papel do éter de celulose solúvel em água na argamassa tem principalmente três aspectos: um é a excelente capacidade de retenção de água, o outro é a influência na consistência e tixotropia da argamassa, e o terceiro é a interação com o cimento. O efeito de retenção de água do éter de celulose depende da absorção de água da camada de base, da composição da argamassa, da espessura da camada de argamassa, da demanda de água da argamassa e do tempo de pega do material de pega. A retenção de água do próprio éter de celulose vem da solubilidade e desidratação do próprio éter de celulose. Como todos sabemos, embora a cadeia molecular da celulose contenha um grande número de grupos OH altamente hidratáveis, ela não é solúvel em água, porque a estrutura da celulose tem um alto grau de cristalinidade.
A capacidade de hidratação dos grupos hidroxila por si só não é suficiente para cobrir as fortes ligações de hidrogênio e as forças de van der Waals entre as moléculas. Portanto, ele apenas incha, mas não se dissolve em água. Quando um substituinte é introduzido na cadeia molecular, não apenas o substituinte destrói a cadeia de hidrogênio, mas também a ligação de hidrogênio intercadeia é destruída devido ao encravamento do substituinte entre as cadeias adjacentes. Quanto maior o substituinte, maior a distância entre as moléculas. Quanto maior a distância. Quanto maior o efeito da destruição das ligações de hidrogênio, o éter de celulose se torna solúvel em água após a expansão da rede de celulose e a entrada da solução, formando uma solução de alta viscosidade. Quando a temperatura aumenta, a hidratação do polímero enfraquece e a água entre as cadeias é expulsa. Quando o efeito de desidratação é suficiente, as moléculas começam a se agregar, formando uma estrutura de rede tridimensional que se gelifica e se desdobra.
Os fatores que afetam a retenção de água da argamassa incluem a viscosidade do éter de celulose, a quantidade adicionada, a finura das partículas e a temperatura de uso.
Quanto maior a viscosidade do éter de celulose, melhor o desempenho de retenção de água. A viscosidade é um parâmetro importante do desempenho do MC. Atualmente, diferentes fabricantes de MC utilizam diferentes métodos e instrumentos para medir a viscosidade do MC. Os principais métodos são Haake Rotovisko, Hoppler, Ubbelohde e Brookfield, entre outros. Para o mesmo produto, os resultados de viscosidade medidos por diferentes métodos são muito diferentes, e alguns até apresentam diferenças duplas. Portanto, ao comparar a viscosidade, ela deve ser realizada entre os mesmos métodos de teste, incluindo temperatura, rotor, etc.
Em termos gerais, quanto maior a viscosidade, melhor o efeito de retenção de água. No entanto, quanto maior a viscosidade e maior o peso molecular do MC, a diminuição correspondente em sua solubilidade terá um impacto negativo na resistência e no desempenho de construção da argamassa. Quanto maior a viscosidade, mais óbvio o efeito de espessamento na argamassa, mas não é diretamente proporcional. Quanto maior a viscosidade, mais viscosa será a argamassa úmida, ou seja, durante a construção, ela se manifesta como aderência ao raspador e alta aderência ao substrato. Mas não é útil aumentar a resistência estrutural da argamassa úmida em si. Durante a construção, o desempenho anti-escorrimento não é óbvio. Pelo contrário, alguns éteres de metilcelulose de média e baixa viscosidade, mas modificados, têm excelente desempenho no aumento da resistência estrutural da argamassa úmida.
Quanto maior a quantidade de éter de celulose adicionada à argamassa, melhor será o desempenho de retenção de água, e quanto maior a viscosidade, melhor será o desempenho de retenção de água.
Quanto ao tamanho das partículas, quanto mais fina a partícula, melhor a retenção de água. Após o contato das partículas grandes de éter de celulose com a água, a superfície se dissolve imediatamente e forma um gel que envolve o material, impedindo a infiltração contínua de moléculas de água. Às vezes, mesmo após agitação prolongada, o éter de celulose não consegue se dispersar e dissolver uniformemente, formando uma solução floculante turva ou aglomeração. Isso afeta significativamente a retenção de água do éter de celulose, e a solubilidade é um dos fatores para a escolha do éter de celulose.
A finura também é um importante indicador de desempenho do éter de metilcelulose. O MC utilizado na argamassa de pó seco deve ser em pó, com baixo teor de água, e a finura também requer que 20% a 60% do tamanho das partículas seja inferior a 63 µm. A finura afeta a solubilidade do éter de metilcelulose. O MC grosso é geralmente granular e é fácil de dissolver em água sem aglomeração, mas a taxa de dissolução é muito lenta, portanto, não é adequado para uso em argamassa de pó seco. Na argamassa de pó seco, o MC é disperso entre agregados, enchimentos finos, cimento e outros materiais cimentícios. Somente um pó fino o suficiente pode evitar a aglomeração do éter de metilcelulose ao misturar com água. Quando o MC é adicionado com água para dissolver os aglomerados, é muito difícil dispersá-lo e dissolvê-lo.
A argamassa de pó seco grosseira não só é um desperdício, como também reduz a resistência local da argamassa. Quando uma argamassa de pó seco desse tipo é aplicada em uma área extensa, a velocidade de cura da argamassa de pó seco local será significativamente reduzida, e fissuras surgirão devido aos diferentes tempos de cura. Para argamassas projetadas com construção mecânica, a exigência de finura é maior devido ao menor tempo de mistura.
A finura do MC também tem um certo impacto na sua retenção de água. De modo geral, para éteres de metilcelulose com a mesma viscosidade, mas finuras diferentes, sob a mesma quantidade de adição, quanto mais fino, melhor o efeito de retenção de água.
A retenção de água do MC também está relacionada à temperatura utilizada, e a retenção de água do éter de metilcelulose diminui com o aumento da temperatura. No entanto, em aplicações reais de materiais, a argamassa de pó seco é frequentemente aplicada a substratos quentes em altas temperaturas (acima de 40 graus) em diversos ambientes, como em rebocos de paredes externas expostos ao sol no verão, o que frequentemente acelera a cura do cimento e o endurecimento da argamassa de pó seco. A diminuição da taxa de retenção de água leva à óbvia sensação de que tanto a trabalhabilidade quanto a resistência a fissuras são afetadas, sendo particularmente crítico reduzir a influência dos fatores de temperatura nessas condições.
Embora os aditivos de éter de metil hidroxietilcelulose sejam atualmente considerados na vanguarda do desenvolvimento tecnológico, sua dependência da temperatura ainda levará ao enfraquecimento do desempenho da argamassa de pó seco. Embora a quantidade de metil hidroxietilcelulose seja aumentada (fórmula de verão), a trabalhabilidade e a resistência a fissuras ainda não atendem às necessidades de uso. Por meio de algum tratamento especial no MC, como aumento do grau de eterificação, etc., o efeito de retenção de água pode ser mantido em temperaturas mais altas, de modo que possa proporcionar melhor desempenho em condições adversas.
3. Espessamento e tixotropia do éter de celulose
Espessamento e tixotropia do éter de celulose: A segunda função do éter de celulose — o efeito espessante — depende do grau de polimerização do éter de celulose, da concentração da solução, da taxa de cisalhamento, da temperatura e de outras condições. A propriedade de gelificação da solução é exclusiva da alquilcelulose e seus derivados modificados. As propriedades de gelificação estão relacionadas ao grau de substituição, à concentração da solução e aos aditivos. Para derivados modificados por hidroxialquila, as propriedades do gel também estão relacionadas ao grau de modificação do hidroxialquila. Uma solução de 10% a 15% pode ser preparada para MC e HPMC de baixa viscosidade, uma solução de 5% a 10% pode ser preparada para MC e HPMC de média viscosidade e uma solução de 2% a 3% pode ser preparada apenas para MC e HPMC de alta viscosidade. Normalmente, a classificação de viscosidade do éter de celulose também é classificada por uma solução de 1% a 2%.
O éter de celulose de alto peso molecular possui alta eficiência de espessamento. Polímeros com diferentes pesos moleculares apresentam viscosidades diferentes na mesma solução de concentração. Alto grau. A viscosidade alvo só pode ser alcançada adicionando uma grande quantidade de éter de celulose de baixo peso molecular. Sua viscosidade tem pouca dependência da taxa de cisalhamento, e a alta viscosidade atinge a viscosidade alvo, exigindo menos adição, e a viscosidade depende da eficiência de espessamento. Portanto, para atingir uma certa consistência, uma certa quantidade de éter de celulose (concentração da solução) e viscosidade da solução devem ser garantidas. A temperatura do gel da solução também diminui linearmente com o aumento da concentração da solução, e gelifica à temperatura ambiente após atingir uma certa concentração. A concentração de gelificação do HPMC é relativamente alta à temperatura ambiente.
A consistência também pode ser ajustada escolhendo o tamanho das partículas e escolhendo éteres de celulose com diferentes graus de modificação. A chamada modificação consiste em introduzir um certo grau de substituição de grupos hidroxialquila na estrutura do esqueleto do MC. Alterando os valores relativos de substituição dos dois substituintes, ou seja, os valores relativos de substituição DS e ms dos grupos metoxi e hidroxialquila, como frequentemente mencionamos. Diversos requisitos de desempenho do éter de celulose podem ser obtidos alterando os valores relativos de substituição dos dois substituintes.
Relação entre consistência e modificação: a adição de éter de celulose afeta o consumo de água da argamassa, alterando a relação água-aglomerante da água e do cimento é o efeito espessante, quanto maior a dosagem, maior o consumo de água.
Os éteres de celulose utilizados em materiais de construção em pó devem se dissolver rapidamente em água fria e fornecer uma consistência adequada ao sistema. Mesmo sob uma determinada taxa de cisalhamento, eles ainda se tornam floculantes e blocos coloidais, o que os torna um produto abaixo do padrão ou de baixa qualidade.
Há também uma boa relação linear entre a consistência da pasta de cimento e a dosagem de éter de celulose. O éter de celulose pode aumentar significativamente a viscosidade da argamassa. Quanto maior a dosagem, mais óbvio o efeito. A solução aquosa de éter de celulose de alta viscosidade tem alta tixotropia, que também é uma característica importante do éter de celulose. Soluções aquosas de polímeros de MC geralmente têm fluidez pseudoplástica e não tixotrópica abaixo de sua temperatura de gel, mas propriedades de fluxo newtonianas em baixas taxas de cisalhamento. A pseudoplasticidade aumenta com o peso molecular ou concentração de éter de celulose, independentemente do tipo de substituinte e do grau de substituição. Portanto, éteres de celulose do mesmo grau de viscosidade, não importa MC, HPMC, HEMC, sempre exibirão as mesmas propriedades reológicas, desde que a concentração e a temperatura sejam mantidas constantes.
Géis estruturais são formados quando a temperatura é elevada, e fluxos altamente tixotrópicos ocorrem. Éteres de celulose de alta concentração e baixa viscosidade apresentam tixotropia mesmo abaixo da temperatura do gel. Essa propriedade é de grande benefício para o ajuste de nivelamento e escorrimento na construção de argamassas. É necessário explicar aqui que quanto maior a viscosidade do éter de celulose, melhor a retenção de água, mas quanto maior a viscosidade, maior o peso molecular relativo do éter de celulose e a correspondente diminuição em sua solubilidade, o que tem um impacto negativo na concentração da argamassa e no desempenho da construção. Quanto maior a viscosidade, mais óbvio o efeito espessante na argamassa, mas não é completamente proporcional. Alguns têm viscosidade média e baixa, mas o éter de celulose modificado tem melhor desempenho na melhoria da resistência estrutural da argamassa úmida. Com o aumento da viscosidade, a retenção de água do éter de celulose melhora.
4. Retardo do Éter de Celulose
Retardo do éter de celulose: A terceira função do éter de celulose é retardar o processo de hidratação do cimento. O éter de celulose confere à argamassa diversas propriedades benéficas, além de reduzir o calor de hidratação inicial do cimento e retardar o processo dinâmico de hidratação. Isso é desfavorável ao uso de argamassas em regiões frias. Esse efeito de retardamento é causado pela adsorção de moléculas de éter de celulose em produtos de hidratação, como CSH e Ca(OH)2. Devido ao aumento da viscosidade da solução porosa, o éter de celulose reduz a mobilidade dos íons na solução, retardando assim o processo de hidratação.
Quanto maior a concentração de éter de celulose no gel mineral, mais pronunciado é o efeito de retardamento da hidratação. O éter de celulose não apenas retarda a pega, mas também o processo de endurecimento do sistema de argamassa de cimento. O efeito retardante do éter de celulose depende não apenas de sua concentração no gel mineral, mas também de sua estrutura química. Quanto maior o grau de metilação do HEMC, maior o efeito retardante do éter de celulose. A proporção de substituição hidrofílica para substituição com aumento de água aumenta o efeito retardante. No entanto, a viscosidade do éter de celulose tem pouco efeito na cinética de hidratação do cimento.
Com o aumento do teor de éter de celulose, o tempo de pega da argamassa aumenta significativamente. Existe uma boa correlação não linear entre o tempo de pega inicial da argamassa e o teor de éter de celulose, e uma boa correlação linear entre o tempo de pega final e o teor de éter de celulose. Podemos controlar o tempo operacional da argamassa alterando a quantidade de éter de celulose.
Em suma, em argamassa pré-misturada,éter de celuloseDesempenha um papel na retenção de água, espessamento, retardamento da hidratação do cimento e melhoria do desempenho da construção. Uma boa capacidade de retenção de água torna a hidratação do cimento mais completa, pode melhorar a viscosidade úmida da argamassa, aumentar a resistência de aderência da argamassa e ajustar o tempo. A adição de éter de celulose à argamassa de projeção mecânica pode melhorar o desempenho de projeção ou bombeamento e a resistência estrutural da argamassa. Portanto, o éter de celulose está sendo amplamente utilizado como um aditivo importante em argamassas pré-misturadas.
Horário da publicação: 28/04/2024