Celluloseether ist ein synthetisches Polymer, das durch chemische Modifizierung aus natürlicher Cellulose hergestellt wird. Es handelt sich um ein Derivat der natürlichen Cellulose. Die Herstellung von Celluloseether unterscheidet sich von der Herstellung anderer synthetischer Polymere. Sein Grundmaterial ist Cellulose, ein natürliches Polymer. Aufgrund ihrer besonderen Struktur reagiert die natürliche Cellulose nicht mit Veretherungsmitteln. Nach der Behandlung mit einem Quellmittel werden jedoch die starken Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Molekülketten aufgebrochen, und die Freisetzung der Hydroxylgruppen führt zu einer reaktiven Alkalicellulose. So erhält man Celluloseether.
In Fertigmörtel ist die Zugabemenge an Celluloseether sehr gering, kann aber die Eigenschaften des Nassmörtels deutlich verbessern und ist ein wichtiger Zusatzstoff, der die Verarbeitungseigenschaften des Mörtels beeinflusst. Die gezielte Auswahl von Celluloseethern unterschiedlicher Art, Viskosität, Partikelgröße und Viskosität sowie die unterschiedliche Zugabemenge wirken sich positiv auf die Eigenschaften von Trockenmörtel aus. Viele Mauer- und Putzmörtel weisen derzeit ein schlechtes Wasserrückhaltevermögen auf, und die Wassersuspension entmischt sich bereits nach wenigen Minuten.
Die Wasserrückhaltung ist eine wichtige Eigenschaft von Methylcelluloseether und wird von vielen inländischen Herstellern von Trockenmörteln, insbesondere in südlichen Regionen mit hohen Temperaturen, berücksichtigt. Faktoren, die die Wasserrückhaltung von Trockenmörtel beeinflussen, sind die Menge des zugesetzten Methylcelluloseethers, dessen Viskosität, die Korngröße und die Umgebungstemperatur.
Die Eigenschaften von Celluloseethern hängen von Art, Anzahl und Verteilung der Substituenten ab. Die Klassifizierung von Celluloseethern basiert ebenfalls auf der Art der Substituenten, dem Veretherungsgrad, der Löslichkeit und den damit verbundenen Anwendungseigenschaften. Je nach Art der Substituenten an der Molekülkette lassen sie sich in Monoether und gemischte Ether unterteilen. Das üblicherweise verwendete Methylcelluloseether (MC) ist ein Monoether, während Hydroxymethylcelluloseether (HPMC) ein gemischter Ether ist. Methylcelluloseether (MC) entsteht durch die Substitution der Hydroxylgruppe der Glucoseeinheit natürlicher Cellulose durch eine Methoxygruppe. Die Strukturformel lautet [COH₇O₂(OH)₃-h(OCH₃)h]ₓ. Bei Ethylmethylcelluloseether (HEMC) ist ein Teil der Hydroxylgruppe durch eine Methoxygruppe und der andere Teil durch eine Hydroxypropylgruppe substituiert. Die Strukturformel lautet dann [C₆H₇O₂(OH)₃-mn(OCH₃)m[OCH₂CH(OH)CH₃]ₙ]ₓ. Dies sind die am häufigsten verwendeten und im Handel erhältlichen Varianten.
Hinsichtlich ihrer Löslichkeit lassen sich Celluloseether in ionische und nichtionische Verbindungen unterteilen. Wasserlösliche, nichtionische Celluloseether bestehen hauptsächlich aus zwei Reihen: Alkylethern und Hydroxyalkylethern. Ionische Cellulosecellulose (CMC) findet vorwiegend Anwendung in synthetischen Waschmitteln, im Textildruck und -färben, in der Lebensmittelindustrie und in der Erdölförderung. Nichtionische Cellulosecellulosen wie Methylcellulose (MC), Hydroxymethylcellulose (HPMC) und Hydroxymethylcellulose (HEMC) werden hauptsächlich in Baustoffen, Latex-Beschichtungen, Arzneimitteln und Haushaltschemikalien eingesetzt. Sie dienen als Verdickungsmittel, Wasserrückhaltemittel, Stabilisatoren, Dispergiermittel und Filmbildner.
Wasserretention von Celluloseether: Bei der Herstellung von Baustoffen, insbesondere von Trockenmörtel, spielt Celluloseether eine unersetzliche Rolle. Vor allem bei der Herstellung von Spezialmörtel (modifiziertem Mörtel) ist er ein unverzichtbarer und wichtiger Bestandteil. Die wichtige Rolle des wasserlöslichen Celluloseethers im Mörtel hat im Wesentlichen drei Aspekte:
1. Ausgezeichnete Wasserrückhaltekapazität
2. Einfluss auf die Mörtelkonsistenz und Thixotropie
3. Wechselwirkung mit Zement.
Die Wasserrückhaltewirkung von Celluloseether hängt von der Wasseraufnahme der Basisschicht, der Zusammensetzung und Dicke der Mörtelschicht, dem Wasserbedarf des Mörtels und der Abbindezeit des Materials ab. Die Wasserrückhaltewirkung von Celluloseether selbst beruht auf dessen Löslichkeit und Dehydratation. Bekanntermaßen ist Cellulose trotz der zahlreichen hydratisierbaren OH-Gruppen in der Molekülkette aufgrund ihrer hohen Kristallinität nicht wasserlöslich. Die Hydratationsfähigkeit der Hydroxylgruppen allein reicht nicht aus, um die starken Wasserstoffbrückenbindungen und Van-der-Waals-Kräfte zwischen den Molekülen zu kompensieren. Daher quillt Cellulose in Wasser, löst sich aber nicht. Wird ein Substituent in die Molekülkette eingeführt, zerstört dieser nicht nur die Wasserstoffbrückenbindungen, sondern auch die intermolekularen Wasserstoffbrückenbindungen durch seine Einlagerung zwischen benachbarte Ketten. Je größer der Substituent, desto größer der Abstand zwischen den Molekülen. Je stärker die Wasserstoffbrückenbindungen aufgebrochen werden, desto wasserlöslicher wird der Celluloseether, nachdem sich das Cellulosegitter ausgedehnt hat und die Lösung eingedrungen ist. Dabei entsteht eine hochviskose Lösung. Mit steigender Temperatur nimmt die Hydratation des Polymers ab, und das Wasser zwischen den Ketten wird verdrängt. Ist die Dehydratation ausreichend, aggregieren die Moleküle und bilden ein dreidimensionales Netzwerkgel.
Veröffentlichungsdatum: 06.12.2022