Hidroxipropilmetilcelulose

Visão geral: também conhecido como HPMC, é um pó fibroso ou granular branco ou quase branco. Existem muitos tipos de celulose, amplamente utilizados, mas nosso contato principal com clientes da indústria de materiais de construção em pó seco é com a hipromelose. A celulose mais comum é a hipromelose.

Processo de produção: As principais matérias-primas do HPMC são: algodão refinado, cloreto de metila, óxido de propileno, além de outras matérias-primas como álcali em flocos, ácido, tolueno, isopropanol, etc. A celulose do algodão refinado é tratada com solução alcalina a 35-40 °C por meia hora, prensada, pulverizada e envelhecida adequadamente a 35 °C, de modo que o grau médio de polimerização da fibra alcalina obtida esteja dentro da faixa desejada. As fibras alcalinas são colocadas em um reator de eterificação, adicionando-se óxido de propileno e cloreto de metila em sequência, e a eterificação ocorre a 50-80 °C por 5 horas, com pressão máxima de aproximadamente 1,8 MPa. Em seguida, adiciona-se uma quantidade adequada de ácido clorídrico e ácido oxálico à água quente a 90 °C para lavar o material e expandir seu volume. A desidratação é realizada por centrifugação. Lavar até atingir pH neutro e, quando o teor de umidade do material for inferior a 60%, secar com fluxo de ar quente a 130 °C até atingir menos de 5%. Função: retenção de água, espessamento, tixotropia, antiescorrimento, trabalhabilidade com incorporação de ar, retardamento da pega.

Retenção de água: A retenção de água é a propriedade mais importante do éter celulósico! Na produção de argamassa de gesso e outros materiais, a aplicação de éter celulósico é essencial. Uma alta retenção de água permite a reação completa entre o cimento, as cinzas e o gesso (quanto mais completa a reação, maior a resistência). Sob as mesmas condições, quanto maior a viscosidade do éter celulósico, melhor a retenção de água (a diferença entre viscosidades acima de 100.000 diminui); quanto maior a dosagem, melhor a retenção de água. Geralmente, uma pequena quantidade de éter celulósico pode melhorar significativamente o desempenho da argamassa. A taxa de retenção de água, quando atinge um determinado nível de concentração, diminui com o aumento da temperatura ambiente, mas alguns éteres celulósicos de alto ponto de fusão também apresentam melhor desempenho em altas temperaturas. A interdifusão entre as moléculas de água e as cadeias moleculares do éter de celulose permite que as moléculas de água entrem no interior das cadeias macromoleculares do éter de celulose e recebam uma forte força de ligação, formando assim água livre, emaranhando água e melhorando a retenção de água na pasta de cimento.

Espessante, tixotrópico e antiescorrimento: confere excelente viscosidade à argamassa úmida! Pode aumentar significativamente a aderência entre a argamassa úmida e a camada de base, melhorando o desempenho antiescorrimento da argamassa. O efeito espessante dos éteres de celulose também aumenta a resistência à dispersão e a homogeneidade dos materiais recém-misturados, prevenindo a delaminação, a segregação e a exsudação. O efeito espessante dos éteres de celulose em materiais à base de cimento provém da viscosidade das soluções de éter de celulose. Sob as mesmas condições, quanto maior a viscosidade do éter de celulose, melhor a viscosidade do material à base de cimento modificado, mas se a viscosidade for muito alta, afetará a fluidez e a trabalhabilidade do material (como, por exemplo, dificultando o manuseio com desempenadeira e espátula). Argamassa autonivelante e concreto autoadensável, que exigem alta fluidez, requerem baixa viscosidade do éter de celulose. Além disso, o efeito espessante do éter de celulose aumentará a demanda de água dos materiais à base de cimento e o rendimento da argamassa. A solução aquosa de éter de celulose de alta viscosidade apresenta alta tixotropia, que também é uma característica importante do éter de celulose. As soluções aquosas de celulose geralmente apresentam propriedades de fluxo pseudoplástico e não tixotrópico abaixo da temperatura de gelificação, mas propriedades de fluxo newtoniano em baixas taxas de cisalhamento. A pseudoplasticidade aumenta com o aumento da massa molecular ou da concentração do éter de celulose. Géis estruturais são formados quando a temperatura é elevada, e ocorre um fluxo altamente tixotrópico. Éteres de celulose com altas concentrações e baixa viscosidade exibem tixotropia mesmo abaixo da temperatura de gelificação. Essa propriedade é de grande benefício para a construção de argamassas, permitindo o ajuste do nivelamento e da fluidez. Deve-se notar que quanto maior a viscosidade do éter de celulose, melhor a retenção de água, mas quanto maior a viscosidade, maior a massa molecular relativa do éter de celulose e a consequente diminuição de sua solubilidade, o que tem um impacto negativo na concentração e trabalhabilidade da argamassa.

Causa: O éter de celulose tem um efeito notável de incorporação de ar em materiais à base de cimento fresco. O éter de celulose possui um grupo hidrofílico (grupo hidroxila, grupo éter) e um grupo hidrofóbico (grupo metil, anel de glicose), sendo um surfactante com atividade superficial e, portanto, apresentando um efeito de incorporação de ar. Esse efeito produz um efeito de "aglomeração", que pode melhorar o desempenho do material recém-misturado, como aumentar a plasticidade e a suavidade da argamassa durante o manuseio, o que é benéfico para a pavimentação; também aumenta o rendimento da argamassa, reduzindo o custo de produção. No entanto, aumenta a porosidade do material endurecido e reduz suas propriedades mecânicas, como resistência e módulo de elasticidade. Como surfactante, o éter de celulose também tem um efeito umectante ou lubrificante sobre as partículas de cimento, o que, juntamente com seu efeito de incorporação de ar, aumenta a fluidez dos materiais à base de cimento, mas seu efeito espessante reduz a fluidez. O efeito de fluidez é uma combinação de efeitos plastificantes e espessantes. Quando o teor de éter de celulose é muito baixo, manifesta-se principalmente como um efeito plastificante ou redutor de água; quando o teor é alto, o efeito espessante do éter de celulose aumenta rapidamente e seu efeito de incorporação de ar tende à saturação, resultando em maior desempenho, efeito espessante ou aumento da demanda de água.

Retardo de pega: O éter de celulose pode retardar o processo de hidratação do cimento. Os éteres de celulose conferem à argamassa diversas propriedades benéficas, além de reduzir a liberação inicial de calor de hidratação do cimento e retardar o processo cinético de hidratação. Isso é desfavorável para o uso de argamassa em regiões frias. Esse retardo 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 nos poros, 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 será o efeito de retardo da hidratação. Os éteres de celulose não apenas retardam a pega, mas também o processo de endurecimento do sistema de argamassa de cimento. O efeito retardador do éter de celulose depende não apenas de sua concentração no sistema de gel mineral, mas também de sua estrutura química. Quanto maior o grau de metilação do HEMC, melhor o efeito retardador do éter de celulose. O efeito retardador é mais forte. 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, enquanto o tempo de pega final apresenta uma boa correlação linear com o teor de éter de celulose. Podemos controlar o tempo de trabalho da argamassa alterando o teor de éter de celulose. No produto, ele desempenha o papel de reter água, espessar, retardar a hidratação do cimento e melhorar o desempenho da construção. Uma boa capacidade de retenção de água permite que o cimento, o gesso e o cálcio reajam de forma mais completa, aumentando significativamente a viscosidade úmida, melhorando a aderência da argamassa e, ao mesmo tempo, melhorando adequadamente a resistência à tração e ao cisalhamento, o que melhora consideravelmente o efeito da construção e a eficiência do trabalho. O tempo de trabalho é ajustável. Melhora a projeção ou bombeabilidade da argamassa, bem como a resistência estrutural. No processo de aplicação real, é necessário determinar o tipo, a viscosidade e a quantidade de celulose de acordo com os diferentes produtos, práticas de construção e ambiente.