Éteres de celulose em aditivos para argamassa pré-misturada

1. A principal função do éter de celulose

Em argamassas pré-misturadas, o éter de celulose é um aditivo principal, adicionado em quantidades muito pequenas, mas que pode melhorar significativamente o desempenho da argamassa úmida e influenciar o desempenho construtivo da mesma.

2. Tipos de éteres de celulose

A produção de éter de celulose é feita principalmente a partir de fibras naturais através de dissolução alcalina, reação de enxertia (eterificação), lavagem, secagem, moagem e outros processos.

De acordo com as principais matérias-primas, as fibras naturais podem ser divididas em: fibra de algodão, fibra de cedro, fibra de faia, etc. Seus graus de polimerização variam, o que afeta a viscosidade final de seus produtos. Atualmente, os principais fabricantes de celulose utilizam fibra de algodão (subproduto da nitrocelulose) como principal matéria-prima.

Os éteres de celulose podem ser divididos em iônicos e não iônicos. O tipo iônico inclui principalmente o sal de carboximetilcelulose, e o tipo não iônico inclui principalmente metilcelulose, metil-hidroxietil (propil)celulose, hidroxietilcelulose, etc.

Atualmente, os éteres de celulose utilizados em argamassas pré-misturadas são principalmente o éter de metilcelulose (MC), o éter de metil-hidroxietilcelulose (MHEC), o éter de metil-hidroxipropilcelulose (MHPG) e o éter de hidroxipropilmetilcelulose (HPMC). Em argamassas pré-misturadas, devido à instabilidade da celulose iônica (sal de carboximetilcelulose) na presença de íons de cálcio, seu uso é raro em produtos que utilizam cimento, cal hidratada, etc., como materiais cimentícios. Em algumas regiões da China, o sal de carboximetilcelulose é utilizado como espessante em alguns produtos para uso interno, processados ​​com amido modificado como principal material cimentício e pó de Shuangfei como agregado. Este produto é propenso ao mofo e não é resistente à água, estando atualmente em processo de descontinuação. A hidroxietilcelulose também é utilizada em alguns produtos pré-misturados, mas possui uma participação de mercado muito pequena.

3. Principais indicadores de desempenho do éter de celulose

(1) Solubilidade

A celulose é um composto polimérico polihidroxilado que não se dissolve nem funde. Após a eterificação, a celulose torna-se solúvel em água, em soluções alcalinas diluídas e em solventes orgânicos, apresentando termoplasticidade. A solubilidade depende principalmente de quatro fatores: primeiro, varia com a viscosidade, sendo que quanto menor a viscosidade, maior a solubilidade. Segundo, as características dos grupos introduzidos no processo de eterificação: quanto maior o grupo introduzido, menor a solubilidade; quanto mais polar o grupo introduzido, mais fácil será a dissolução do éter de celulose em água. Terceiro, o grau de substituição e a distribuição dos grupos eterificados nas macromoléculas. A maioria dos éteres de celulose só se dissolve em água com um certo grau de substituição. Quarto, o grau de polimerização do éter de celulose: quanto maior o grau de polimerização, menor a solubilidade; quanto menor o grau de polimerização, maior a faixa de graus de substituição que permite a dissolução em água.

(2) Retenção de água

A retenção de água é uma característica importante do éter celulósico, e é também uma característica à qual muitos fabricantes nacionais de argamassa em pó, especialmente aqueles em regiões do sul com altas temperaturas, dedicam atenção. Os fatores que afetam a retenção de água da argamassa incluem a quantidade de éter celulósico adicionada, a viscosidade, a finura das partículas e a temperatura do ambiente de uso. Quanto maior a quantidade de éter celulósico adicionada, melhor a retenção de água; quanto maior a viscosidade, melhor a retenção de água; quanto mais finas as partículas, melhor a retenção de água.

(3) Viscosidade

A viscosidade é um parâmetro importante dos produtos de éter de celulose. Atualmente, diferentes fabricantes de éter de celulose utilizam métodos e instrumentos distintos para medir a viscosidade. Para o mesmo produto, os resultados de viscosidade medidos por diferentes métodos apresentam grandes discrepâncias, chegando a dobrar em alguns casos. Portanto, ao comparar a viscosidade, é imprescindível que os testes sejam realizados utilizando os mesmos métodos, considerando também temperatura, rotor, etc.

De modo geral, quanto maior a viscosidade, melhor o efeito de retenção de água. No entanto, quanto maior a viscosidade, maior o peso molecular do éter de celulose e a consequente diminuição de sua solubilidade terá um impacto negativo na resistência e no desempenho construtivo da argamassa. Quanto maior a viscosidade, mais evidente será o efeito espessante na argamassa, mas essa relação não é diretamente proporcional. Quanto maior a viscosidade, mais viscosa será a argamassa úmida. Durante a construção, isso se manifesta como aderência à espátula e alta aderência ao substrato. Mas isso não contribui para o aumento da resistência estrutural da própria argamassa úmida. Durante a construção, o desempenho anti-escorrimento não é significativo. Por outro lado, alguns éteres de metilcelulose modificados, de viscosidade média e baixa, apresentam excelente desempenho na melhoria da resistência estrutural da argamassa úmida.

(4) A finura das partículas:

O éter celulósico utilizado em argamassa pré-misturada deve ser em pó, com baixo teor de água, e a finura deve ser de 20% a 60% das partículas com tamanho inferior a 63 μm. A finura afeta a solubilidade do éter celulósico. Éteres celulósicos grosseiros geralmente se apresentam na forma de grânulos, que se dispersam e dissolvem facilmente em água sem aglomeração, mas a taxa de dissolução é muito lenta, portanto, não são adequados para uso em argamassa pré-misturada (alguns produtos nacionais são floculentos, não se dispersam e dissolvem facilmente em água, e tendem a formar grumos). Em argamassa pré-misturada, o éter celulósico é disperso entre agregados, cargas finas, cimento e outros materiais cimentícios. Somente um pó suficientemente fino pode evitar a aglomeração do éter celulósico ao ser misturado com água. Quando o éter celulósico é adicionado à água para dissolver os aglomerados, torna-se muito difícil dispersá-lo e dissolvê-lo.

(5) Modificação do éter de celulose

A modificação do éter de celulose amplia seu desempenho e é a parte mais importante desse processo. As propriedades do éter de celulose podem ser melhoradas para otimizar sua molhabilidade, dispersibilidade, adesão, espessamento, emulsificação, retenção de água e formação de filme, bem como sua impermeabilidade ao óleo.

4. Efeito da temperatura ambiente na retenção de água da argamassa

A retenção de água do éter celulósico diminui com o aumento da temperatura. Em aplicações práticas, a argamassa é frequentemente aplicada em substratos quentes a altas temperaturas (acima de 40 °C) em muitos ambientes. A queda na retenção de água resulta em um impacto notável na trabalhabilidade e na resistência à fissuração. Sua dependência da temperatura ainda leva ao enfraquecimento das propriedades da argamassa, sendo particularmente crítico reduzir a influência dos fatores térmicos nessas condições. As formulações de argamassa foram ajustadas adequadamente e muitas mudanças importantes foram feitas nas formulações sazonais. Embora o aumento da dosagem (fórmula de verão) não tenha atendido às necessidades de uso, o que exige um tratamento especial do éter celulósico, como o aumento do grau de eterificação, etc., para que o efeito de retenção de água seja alcançado em temperaturas relativamente altas. A argamassa mantém um melhor efeito em altas temperaturas, proporcionando um desempenho superior em condições severas.

5. Aplicação em argamassa pré-misturada

Em argamassas pré-misturadas, o éter celulósico desempenha o papel de retentor de água, espessante e melhorador do desempenho construtivo. Uma boa retenção de água garante que a argamassa não sofra com esfarelamento, pulverização ou redução de resistência devido à falta de água e hidratação incompleta. O efeito espessante aumenta consideravelmente a resistência estrutural da argamassa úmida. A adição de éter celulósico pode melhorar significativamente a viscosidade da argamassa úmida, proporcionando boa aderência a diversos substratos, melhorando assim o desempenho da parede e reduzindo o desperdício. Além disso, o papel do éter celulósico em diferentes produtos também varia. Por exemplo, em adesivos para azulejos, o éter celulósico pode aumentar o tempo de trabalho e ajustar o tempo de aplicação; em argamassas projetadas mecanicamente, pode melhorar a resistência estrutural da argamassa úmida; em autonivelantes, pode prevenir recalques, segregação e estratificação. Portanto, como um aditivo importante, o éter celulósico é amplamente utilizado em argamassas em pó.