Nella malta premiscelata, la quantità aggiuntiva dietere di cellulosaLa sua concentrazione è molto bassa, ma può migliorare significativamente le prestazioni della malta umida ed è un additivo principale che influenza le prestazioni costruttive della malta. Una selezione oculata di eteri di cellulosa di diverse varietà, viscosità, granulometrie, gradi di viscosità e quantità aggiunte avrà un impatto positivo sul miglioramento delle prestazioni della malta in polvere secca.
Attualmente, molte malte per muratura e intonaco presentano una scarsa capacità di ritenzione idrica, e l'impasto acquoso tende a separarsi dopo pochi minuti di riposo. La ritenzione idrica è una caratteristica importante dell'etere di metilcellulosa, ed è anche una caratteristica a cui molti produttori nazionali di malte premiscelate, soprattutto quelli delle regioni meridionali con temperature elevate, prestano particolare attenzione. I fattori che influenzano l'effetto di ritenzione idrica della malta premiscelata includono la quantità di metilcellulosa aggiunta, la viscosità della metilcellulosa, la finezza delle particelle e la temperatura dell'ambiente di utilizzo.
1. Concetto
L'etere di cellulosa è un polimero sintetico ottenuto dalla cellulosa naturale tramite modificazione chimica. L'etere di cellulosa è un derivato della cellulosa naturale. La sua produzione differisce da quella dei polimeri sintetici. Il suo materiale di base è la cellulosa, un composto polimerico naturale. A causa della particolare struttura della cellulosa naturale, la cellulosa stessa non ha la capacità di reagire con gli agenti eterificanti. Tuttavia, dopo il trattamento con l'agente rigonfiante, i forti legami idrogeno tra le catene molecolari vengono distrutti e il rilascio attivo del gruppo ossidrilico trasforma la cellulosa in un alcali reattivo, ottenendo così l'etere di cellulosa.
Le proprietà degli eteri di cellulosa dipendono dal tipo, dal numero e dalla distribuzione dei sostituenti. La classificazione degli eteri di cellulosa si basa anche sul tipo di sostituenti, sul grado di eterificazione, sulla solubilità e sulle relative proprietà applicative. In base al tipo di sostituenti sulla catena molecolare, si possono distinguere monoeteri ed eteri misti. Solitamente si usa MC come monoetere e PMC come etere misto. L'etere di metilcellulosa MC è il prodotto ottenuto dalla sostituzione del gruppo ossidrilico sull'unità di glucosio della cellulosa naturale con un gruppo metossilico. Si tratta di un prodotto ottenuto sostituendo una parte del gruppo ossidrilico sull'unità con un gruppo metossilico e un'altra parte con un gruppo idrossipropilico. La formula strutturale è [C6H7O2(OH)3-mn(OCH3)m[OCH2CH(OH)CH3]n]x. L'etere di metilcellulosa idrossietil (HEMC) è la principale varietà ampiamente utilizzata e commercializzata.
In termini di solubilità, si possono distinguere eteri di cellulosa ionici e non ionici. Gli eteri di cellulosa non ionici idrosolubili sono composti principalmente da due serie: eteri alchilici ed eteri idrossialchilici. La CMC ionica è utilizzata principalmente nei detergenti sintetici, nella stampa e tintura tessile, nell'industria alimentare e nell'esplorazione petrolifera. Gli eteri di cellulosa non ionici, come MC, PMC, HEMC, ecc., sono utilizzati principalmente nei materiali da costruzione, nei rivestimenti in lattice, in medicina, nei prodotti chimici per uso domestico, ecc. Vengono impiegati come addensanti, agenti di ritenzione idrica, stabilizzanti, disperdenti e agenti filmogeni.
2. Ritenzione idrica dell'etere di cellulosa
Ritenzione idrica dell'etere di cellulosa: nella produzione di materiali da costruzione, in particolare di malte in polvere, l'etere di cellulosa svolge un ruolo insostituibile, soprattutto nella produzione di malte speciali (malte modificate), dove rappresenta un componente indispensabile e importante.
L'importante ruolo dell'etere di cellulosa idrosolubile nella malta si articola principalmente in tre aspetti: l'eccellente capacità di ritenzione idrica, l'influenza sulla consistenza e sulla tissotropia della malta e l'interazione con il cemento. L'effetto di ritenzione idrica dell'etere di cellulosa dipende dall'assorbimento d'acqua dello strato di base, dalla composizione della malta, dallo spessore dello strato di malta, dal fabbisogno idrico della malta e dal tempo di presa del materiale. La capacità di ritenzione idrica dell'etere di cellulosa deriva dalla sua solubilità e disidratazione. Come noto, sebbene la catena molecolare della cellulosa contenga un elevato numero di gruppi OH altamente idratabili, essa non è solubile in acqua, poiché la struttura della cellulosa presenta un alto grado di cristallinità.
La capacità di idratazione dei soli gruppi idrossilici non è sufficiente a neutralizzare i forti legami a idrogeno e le forze di van der Waals tra le molecole. Pertanto, il materiale si gonfia ma non si dissolve in acqua. Quando un sostituente viene introdotto nella catena molecolare, non solo il sostituente distrugge la catena di idrogeno, ma anche i legami a idrogeno intercatena vengono distrutti a causa dell'incuneamento del sostituente tra le catene adiacenti. Maggiore è la dimensione del sostituente, maggiore è la distanza tra le molecole. Maggiore è la distanza, maggiore è l'effetto di distruzione dei legami a idrogeno. L'etere di cellulosa diventa solubile in acqua dopo che il reticolo di cellulosa si espande e la soluzione penetra al suo interno, formando una soluzione ad alta viscosità. Quando la temperatura aumenta, l'idratazione del polimero si indebolisce e l'acqua tra le catene viene espulsa. Quando l'effetto di disidratazione è sufficiente, le molecole iniziano ad aggregarsi, formando una struttura reticolare tridimensionale simile a un gel che si ripiega su se stesso. I fattori che influenzano la ritenzione idrica della malta includono la viscosità dell'etere di cellulosa, la quantità aggiunta, la finezza delle particelle e la temperatura di utilizzo.
Maggiore è la viscosità dell'etere di cellulosa, migliori sono le sue prestazioni di ritenzione idrica. La viscosità è un parametro importante per le prestazioni della cellulosa microcristallina (MC). Attualmente, diversi produttori di MC utilizzano metodi e strumenti differenti per misurare la viscosità. I metodi principali sono Haake Rotovisko, Hoppler, Ubbelohde e Brookfield. Per lo stesso prodotto, i risultati di viscosità misurati con metodi diversi sono molto differenti, e in alcuni casi presentano anche differenze doppie. Pertanto, quando si confronta la viscosità, è necessario che il confronto venga effettuato utilizzando gli stessi metodi di prova, inclusi temperatura, rotore, ecc.
In generale, maggiore è la viscosità, migliore è l'effetto di ritenzione idrica. Tuttavia, maggiore è la viscosità e maggiore è il peso molecolare della metilcellulosa (MC), maggiore sarà la sua solubilità, con conseguente impatto negativo sulla resistenza e sulle prestazioni costruttive della malta. Maggiore è la viscosità, più evidente sarà l'effetto addensante sulla malta, ma non in modo direttamente proporzionale. Maggiore è la viscosità, più viscosa sarà la malta umida, il che si manifesta durante la costruzione con l'adesione alla spatola e l'elevata aderenza al substrato. Tuttavia, ciò non contribuisce ad aumentare la resistenza strutturale della malta umida stessa. Durante la costruzione, le prestazioni anti-cedimento non sono evidenti. Al contrario, alcuni eteri di metilcellulosa modificati a viscosità medio-bassa presentano prestazioni eccellenti nel migliorare la resistenza strutturale della malta umida.
Maggiore è la quantità di etere di cellulosa aggiunta alla malta, migliori saranno le sue prestazioni di ritenzione idrica, e maggiore è la viscosità, migliori saranno le sue prestazioni di ritenzione idrica.
Per quanto riguarda la granulometria, più fini sono le particelle, migliore è la ritenzione idrica. Quando le particelle più grandi di etere di cellulosa entrano in contatto con l'acqua, la superficie si dissolve immediatamente formando un gel che avvolge il materiale, impedendo alle molecole d'acqua di continuare a infiltrarsi. A volte, anche dopo una lunga agitazione, non si riesce a disperdere e sciogliere uniformemente il materiale, formando una soluzione torbida e flocculata o degli agglomerati. Questo influisce notevolmente sulla ritenzione idrica dell'etere di cellulosa, e la solubilità è uno dei fattori da considerare nella scelta dell'etere di cellulosa.
La finezza è un importante indice prestazionale dell'etere di metilcellulosa. L'etere di metilcellulosa utilizzato per le malte in polvere secca deve essere in polvere, con un basso contenuto di acqua, e la finezza deve essere tale che il 20%-60% delle particelle abbia una granulometria inferiore a 63 µm. La finezza influenza la solubilità dell'etere di metilcellulosa. L'etere di metilcellulosa a grana grossa è solitamente granulare e si dissolve facilmente in acqua senza agglomerazione, ma la velocità di dissoluzione è molto lenta, quindi non è adatto all'uso nelle malte in polvere secca. Nelle malte in polvere secca, l'etere di metilcellulosa è disperso tra i materiali cementizi come aggregati, filler fine e cemento, e solo una polvere sufficientemente fine può evitare l'agglomerazione dell'etere di metilcellulosa quando viene miscelata con acqua. Quando l'etere di metilcellulosa viene aggiunto con acqua per sciogliere gli agglomerati, la dispersione e la dissoluzione risultano molto difficili.
Una granulometria grossolana della metilcellulosa non solo comporta sprechi, ma riduce anche la resistenza locale della malta. Quando una malta a polvere secca di questo tipo viene applicata su una vasta area, la velocità di indurimento locale si riduce significativamente e si formano crepe a causa dei diversi tempi di indurimento. Per la malta spruzzata con tecniche di costruzione meccanica, il requisito di finezza è maggiore a causa dei tempi di miscelazione più brevi. La finezza della metilcellulosa ha anche un certo impatto sulla sua capacità di ritenzione idrica. In generale, per eteri di metilcellulosa con la stessa viscosità ma diversa finezza, a parità di quantità aggiunta, maggiore è la finezza, migliore è l'effetto di ritenzione idrica.
La ritenzione idrica della malta di metilcellulosa (MC) è correlata anche alla temperatura di utilizzo, e diminuisce con l'aumento della temperatura. Tuttavia, nelle applicazioni pratiche, la malta in polvere secca viene spesso applicata su substrati caldi ad alte temperature (superiori a 40 gradi) in molti ambienti, come ad esempio l'intonacatura di pareti esterne sotto il sole estivo, il che spesso accelera la stagionatura del cemento e l'indurimento della malta in polvere secca. La diminuzione del tasso di ritenzione idrica porta alla netta sensazione che sia la lavorabilità che la resistenza alle fessurazioni siano compromesse, ed è particolarmente critico ridurre l'influenza dei fattori termici in queste condizioni.
Sebbeneetere di metil idrossietilcellulosaSebbene gli additivi siano attualmente considerati all'avanguardia dello sviluppo tecnologico, la loro dipendenza dalla temperatura continua a compromettere le prestazioni della malta in polvere secca. Anche con l'aumento della quantità di metilidrossietilcellulosa (formula estiva), la lavorabilità e la resistenza alle fessurazioni non soddisfano ancora le esigenze di utilizzo. Attraverso un trattamento speciale della malta, come l'aumento del grado di eterificazione, è possibile mantenere l'effetto di ritenzione idrica a temperature più elevate, garantendo così prestazioni migliori in condizioni difficili.
Data di pubblicazione: 28 aprile 2024