Em argamassas pré-misturadas, a quantidade de éter celulósico adicionada é muito baixa, mas pode melhorar significativamente o desempenho da argamassa úmida, sendo um aditivo fundamental que influencia o desempenho construtivo da argamassa. A seleção criteriosa de éteres celulósicos de diferentes variedades, viscosidades, tamanhos de partículas, graus de viscosidade e quantidades adicionadas terá um impacto positivo na melhoria do desempenho da argamassa em pó. Atualmente, muitas argamassas para alvenaria e reboco apresentam baixa capacidade de retenção de água, e a pasta aquosa se separa após alguns minutos de repouso.
A retenção de água é uma característica importante do metil.éter de celuloseAlém disso, 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 a capacidade de retenção de água da argamassa seca incluem a quantidade de MC adicionada, a viscosidade do MC, a finura das partículas e a temperatura do ambiente de uso.
O éter de celulose é um polímero sintético produzido a partir da celulose natural por meio de modificação química. É um derivado da celulose natural. A produção de éter de celulose difere da de outros polímeros sintéticos. Seu material básico é a celulose, um composto polimérico natural. Devido à particularidade da estrutura da celulose natural, a própria celulose não reage com agentes de eterificação. No entanto, após o tratamento com o agente de intumescimento, as fortes ligações de hidrogênio entre as cadeias moleculares são rompidas, e a liberação ativa do grupo hidroxila torna a celulose alcalina reativa, obtendo-se assim 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, podem ser divididos em monoéteres e éteres mistos. O MC que normalmente utilizamos é um monoéter, e o HPMC é um éter misto. O éter de metilcelulose (MC) é o produto obtido após a substituição do grupo hidroxila na unidade de glicose da celulose natural por um grupo metoxi. Parte do grupo hidroxila na unidade é substituída por um grupo metoxi, e a outra parte por um grupo hidroxipropil. O éter de etilmetilcelulose (HEMC) é uma das principais variedades amplamente utilizadas e comercializadas.
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. A carboximetilcelulose (CMC) iônica é usada principalmente em detergentes sintéticos, impressão e tingimento têxtil, alimentos e exploração de petróleo. A celulose microcristalina (MC), a hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) e a hidroxipropilmetilcelulose (HEMC) não iônicas são usadas principalmente em materiais de construção, revestimentos de látex, medicamentos, produtos químicos de uso diário, etc. São utilizadas como espessante, agente de retenção de água, estabilizante, dispersante e agente formador de filme.
Retenção de água do éter de celulose: Na produção de materiais de construção, especialmente argamassa em pó, o éter de celulose desempenha um papel insubstituível, principalmente na produção de argamassas especiais (argamassa modificada), sendo um componente indispensável e importante. A importância do éter de celulose solúvel em água na argamassa reside principalmente em três aspectos: sua excelente capacidade de retenção de água, sua influência na consistência e tixotropia da argamassa e sua interação com o cimento. O efeito de retenção de água do éter de celulose depende da absorção de água da camada 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 endurecimento. A retenção de água do próprio éter de celulose decorre de sua solubilidade e desidratação. Como se sabe, embora a cadeia molecular da celulose contenha um grande número de grupos OH altamente hidratáveis, ela não é solúvel em água, devido ao alto grau de cristalinidade de sua estrutura. A capacidade de hidratação dos grupos hidroxila, por si só, não é suficiente para superar as fortes ligações de hidrogênio e forças de van der Waals entre as moléculas. Portanto, o material apenas incha, mas não se dissolve em água. Quando um substituinte é introduzido na cadeia molecular, ele não apenas rompe as ligações de hidrogênio, mas também as ligações de hidrogênio intercadeias, devido ao efeito de encaixe do substituinte entre as cadeias adjacentes. Quanto maior o substituinte, maior a distância entre as moléculas. Consequentemente, o efeito de rompimento das ligações de hidrogênio torna o éter de celulose solúvel em água após a expansão da rede de celulose e a entrada da solução, formando uma solução de alta viscosidade. Com o aumento da temperatura, a hidratação do polímero enfraquece e a água entre as cadeias é expelida. Quando o efeito de desidratação se torna suficiente, as moléculas começam a se agregar, formando um gel com estrutura de rede tridimensional e se desdobrando.
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 utilização.
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 (hidróxido de celulose). Atualmente, diferentes fabricantes de MC utilizam métodos e instrumentos distintos para medir a viscosidade do MC. Os principais métodos são Haake Rotovisko, Hoppler, Ubbelohde e Brookfield. Para o mesmo produto, os resultados de viscosidade medidos por diferentes métodos são muito diferentes, e alguns chegam a apresentar diferenças de até o dobro. Portanto, ao comparar a viscosidade, é imprescindível que a medição seja feita entre produtos com os mesmos métodos de teste, 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 e o peso molecular da metilcelulose (MC), menor será sua solubilidade, o que 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, ou seja, durante a construção, isso se manifestará como aderência à espátula e alta aderência ao substrato. Mas isso não contribui para o aumento da resistência estrutural da argamassa úmida em si. Durante a construção, o desempenho anti-escorrimento não será 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.
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.
Em relação ao tamanho das partículas, quanto mais finas, melhor a retenção de água. Após o contato das partículas maiores de éter de celulose com a água, a superfície se dissolve imediatamente, formando um gel que envolve o material e impede a infiltração de moléculas de água. Às vezes, mesmo após agitação prolongada, a dispersão e dissolução não são uniformes, formando uma solução floculenta turva ou aglomerados. Isso afeta significativamente a retenção de água do éter de celulose, sendo a solubilidade um dos fatores a serem considerados na escolha desse material. A finura também é um importante índice de desempenho do éter de metilcelulose. O MC utilizado em argamassa de pó seco deve ser em pó, com baixo teor de água, e a finura deve ser de 20% a 60%, com tamanho de partícula inferior a 63 µm. A finura influencia a solubilidade do éter de metilcelulose. O MC grosso geralmente é granular e se dissolve facilmente em água sem aglomerar, porém a taxa de dissolução é muito lenta, o que o torna inadequado para uso em argamassa de pó seco. Em argamassa de pó seco, o MC (metilcelulose) é disperso entre os materiais cimentícios, como agregados, filler fino e cimento, e somente um pó suficientemente fino evita a aglomeração do éter de metilcelulose ao ser misturado com água. Quando o MC é adicionado à água para dissolver os aglomerados, sua dispersão e dissolução tornam-se muito difíceis. Uma granulometria muito grossa do MC não só gera desperdício, como também reduz a resistência local da argamassa. Quando essa argamassa de pó seco é aplicada em grandes áreas, a velocidade de cura local será significativamente reduzida, podendo surgir fissuras devido aos diferentes tempos de cura. Para argamassa projetada com aplicação mecânica, a exigência de finura é ainda maior devido ao menor tempo de mistura.
A finura da MC também tem um certo impacto na sua retenção de água. De um modo geral, para éteres de metilcelulose com a mesma viscosidade, mas diferentes finuras, sob a mesma quantidade adicionada, quanto mais fina a granulometria, melhor o efeito de retenção de água.
A retenção de água do MC também está relacionada à temperatura de aplicação, e a retenção de água do éter de metilcelulose diminui com o aumento da temperatura. No entanto, em aplicações práticas, a argamassa de pó seco é frequentemente aplicada em substratos quentes a altas temperaturas (acima de 40 graus) em muitos ambientes, como reboco de paredes externas sob o sol no verão, o que muitas vezes acelera a cura do cimento e o endurecimento da argamassa de pó seco. A diminuição da taxa de retenção de água leva à percepção evidente de que tanto a trabalhabilidade quanto a resistência à fissuração são afetadas, sendo particularmente crítico reduzir a influência dos fatores térmicos nessas condições. Embora os aditivos de éter de metilhidroxietilcelulose sejam atualmente considerados na vanguarda do desenvolvimento tecnológico, sua dependência da temperatura ainda leva à redução do desempenho da argamassa de pó seco. Mesmo com o aumento da quantidade de metilhidroxietilcelulose (fórmula para verão), a trabalhabilidade e a resistência à fissuração ainda não atendem às necessidades de uso. Por meio de tratamentos especiais no MC, como o aumento do grau de eterificação, etc., o efeito de retenção de água pode ser mantido em temperaturas mais altas, proporcionando melhor desempenho em condições adversas.
Além disso, o espessamento e a tixotropia do éter de celulose: a segunda função do éter de celulose – o espessamento – 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 gelificante 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 com hidroxialquila, as propriedades do gel também estão relacionadas ao grau de modificação da hidroxialquila. Para MC e HPMC de baixa viscosidade, pode-se preparar uma solução de 10% a 15%; para MC e HPMC de viscosidade média, pode-se preparar uma solução de 5% a 10%; já para MC e HPMC de alta viscosidade, pode-se preparar uma solução de 5% a 10%.HPMCSó é possível preparar soluções de 2% a 3%, e geralmente a classificação da viscosidade do éter de celulose também é feita com base em soluções de 1% a 2%. O éter de celulose de alto peso molecular possui alta eficiência de espessamento. Em uma solução com a mesma concentração, polímeros com diferentes pesos moleculares apresentam viscosidades diferentes. A viscosidade desejada só pode ser alcançada adicionando-se uma grande quantidade de éter de celulose de baixo peso molecular. Sua viscosidade tem pouca dependência da taxa de cisalhamento, e a alta viscosidade necessária para atingir a viscosidade desejada requer uma pequena quantidade de éter de celulose, e a viscosidade depende da eficiência de espessamento. Portanto, para se obter uma determinada consistência, é necessário garantir uma certa quantidade de éter de celulose (concentração da solução) e uma viscosidade adequada. A temperatura de gelificação da solução também diminui linearmente com o aumento da concentração, gelificando à temperatura ambiente após atingir uma determinada concentração. A concentração de gelificação do HPMC é relativamente alta à temperatura ambiente.
A consistência também pode ser ajustada selecionando-se o tamanho das partículas e os éteres de celulose com diferentes graus de modificação. A chamada modificação consiste na introdução de um certo grau de substituição de grupos hidroxialquila na estrutura do MC. Isso é feito alterando-se os valores relativos de substituição dos dois substituintes, ou seja, os valores relativos de substituição DS e ms dos grupos metoxi e hidroxialquila, como costumamos dizer. Diversos requisitos de desempenho do éter de celulose podem ser obtidos alterando-se os valores relativos de substituição dos dois substituintes.
A relação entre consistência e modificação: a adição de éter de celulose afeta o consumo de água da argamassa; a alteração da relação água/cimento resulta no espessamento da argamassa, sendo que quanto maior a dosagem, maior o consumo de água.
Os éteres de celulose usados em materiais de construção em pó devem se dissolver rapidamente em água fria e proporcionar uma consistência adequada ao sistema. Mesmo sob determinada taxa de cisalhamento, eles se tornam floculentos e formam blocos coloidais, o que caracteriza um produto de qualidade inferior.
Existe 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 consideravelmente a viscosidade da argamassa. Quanto maior a dosagem, mais evidente o efeito. Soluções aquosas de éter de celulose de alta viscosidade apresentam alta tixotropia, que também é uma característica importante do éter de celulose. Soluções aquosas de polímeros MC geralmente apresentam fluidez pseudoplástica e não tixotrópica abaixo da temperatura de gelificação, mas propriedades de fluxo newtoniano em baixas taxas de cisalhamento. A pseudoplasticidade aumenta com a massa molecular ou a concentração do éter de celulose, independentemente do tipo e do grau de substituição. Portanto, éteres de celulose com a mesma classe de viscosidade, sejam MC, HPMC ou HEMC, sempre apresentarão 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 de gelificação. Essa propriedade é de grande benefício para o ajuste do nivelamento e da consistência na construção de argamassa. É importante esclarecer que quanto maior a viscosidade do éter de celulose, melhor a retenção de água, porém, quanto maior a viscosidade, maior o peso molecular relativo do éter de celulose e, consequentemente, menor sua solubilidade, o que impacta negativamente a concentração da argamassa e o desempenho da construção. Quanto maior a viscosidade, mais evidente o efeito espessante na argamassa, mas essa relação não é totalmente proporcional. Algumas viscosidades médias e baixas, no entanto, conferem ao éter de celulose modificado um melhor desempenho no aumento da resistência estrutural da argamassa úmida. Com o aumento da viscosidade, a retenção de água do éter de celulose melhora.
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 para o uso de argamassa 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 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. O éter de celulose não apenas retarda 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. A proporção entre a substituição hidrofílica e a substituição que aumenta a quantidade de água resulta em um efeito retardador 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 celulósico, 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 celulósico, e uma boa correlação linear entre o tempo de pega final e o teor de éter celulósico. Podemos controlar o tempo de trabalho da argamassa alterando a quantidade de éter celulósico.
Resumindo, em argamassa pré-misturada,éter de celuloseDesempenha um papel importante na retenção de água, espessamento, retardo da hidratação do cimento e melhoria do desempenho da construção. Uma boa capacidade de retenção de água torna a hidratação do cimento mais completa, podendo melhorar a viscosidade da argamassa úmida, aumentar a resistência de aderência e ajustar o tempo de pega. A adição de éter celulósico à argamassa projetada mecanicamente pode melhorar o desempenho da projeção ou bombeamento e a resistência estrutural da argamassa. Portanto, o éter celulósico tem sido amplamente utilizado como um importante aditivo em argamassas pré-misturadas.
Data da publicação: 28/04/2024