El éter de celulosa, derivado de la celulosa natural, es un polímero sintético elaborado mediante modificación química. Su material básico es la celulosa natural, un compuesto polimérico natural. Debido a la estructura única de la celulosa natural, carece de la capacidad de reaccionar con agentes eterificantes. Sin embargo, bajo el tratamiento con el agente hinchante, los fuertes enlaces de hidrógeno dentro y fuera de la cadena molecular se rompen, provocando la liberación activa de los grupos hidroxilo y transformándolos en celulosa alcalina reactiva. Después de la reacción del agente eterificante, el grupo -OH se convierte en el grupo -OR para formar éter de celulosa.
Las propiedades de los éteres de celulosa dependen del tipo, número y distribución de sus sustituyentes. Su clasificación se basa principalmente en el tipo de sustituyente, grado de eterificación, propiedades de solubilidad y características de aplicación relacionadas. Según el tipo de sustituyentes de la cadena molecular, se puede dividir en monoéter y éter mixto. El MC común en el mercado es un monoéter, mientras que el HPMC es un éter mixto. El éter de metilcelulosa MC es un producto que se obtiene reemplazando los grupos hidroxilo de las unidades de glucosa de la celulosa natural por grupos metoxi. El HPMC de éter de hidroxipropilmetilcelulosa es un producto en el que parte de los grupos hidroxilo se reemplazan con grupos metoxi y la otra parte se reemplaza con grupos hidroxipropilo. Además, existen éter de hidroxietilmetilcelulosa HEMC, que son las principales variedades más utilizadas y vendidas en el mercado.
Desde la perspectiva de las propiedades de solubilidad, los éteres de celulosa se pueden dividir en tipos iónicos y no iónicos. Los éteres de celulosa no iónicos solubles en agua incluyen principalmente dos series: éteres alquílicos y éteres hidroxialquilo. La CMC iónica se utiliza principalmente en detergentes sintéticos, impresión y teñido de textiles, extracción de alimentos y petróleo y otros campos. Los MC, HPMC, HEMC, etc. no iónicos se utilizan principalmente en materiales de construcción, revestimientos de látex, medicamentos, productos químicos diarios, etc. En estos campos desempeñan un papel importante como espesantes, agentes retenedores de agua, estabilizantes, dispersantes y formadores de película.
Retención de agua de celulosa
En el campo de los materiales de construcción, especialmente en la preparación de morteros mezclados en seco, el éter de celulosa desempeña un papel clave indispensable, especialmente en el proceso de fabricación de morteros especiales (morteros modificados), donde desempeña un papel indispensable e importante. un papel vital.
El papel clave del éter de celulosa soluble en agua en el mortero se refleja principalmente en tres aspectos: rendimiento superior de retención de agua, influencia en la consistencia y tixotropía del mortero, e interacción con el cemento.
El efecto de retención de agua del éter de celulosa se ve afectado por muchos factores, incluida la absorción de agua de la capa base, la composición del mortero, el espesor de la capa del mortero, la demanda de agua del mortero y el tiempo de fraguado del material de fraguado. Las propiedades de retención de agua de los éteres de celulosa se originan en su solubilidad y deshidratación. Aunque la cadena molecular de la celulosa contiene una gran cantidad de grupos hidroxilo (grupos OH) altamente hidratables, la celulosa no es directamente soluble en agua debido a su estructura altamente cristalina. Al introducir sustituyentes, especialmente sustituyentes más grandes, se destruyen los enlaces de hidrógeno y las fuerzas de Van der Waals de la cadena molecular, lo que resulta en un aumento de la distancia entre las moléculas. Este cambio estructural hace que los éteres de celulosa se hinchen en lugar de disolverse en agua, formando una solución muy viscosa. A una temperatura adecuada, la hidratación de este polímero se debilita y el agua entre las cadenas es expulsada, formando una estructura de red tridimensional desplegada a partir del gel. Los factores que afectan la retención de agua del mortero incluyen la viscosidad, la cantidad agregada, la finura de las partículas y la temperatura de uso del éter de celulosa.
La viscosidad del éter de celulosa tiene un impacto significativo en su rendimiento de retención de agua. La viscosidad de su solución polimérica está relacionada con el peso molecular (grado de polimerización) del polímero, así como con la longitud de la cadena y la morfología de la estructura molecular. Existe una correlación positiva entre la viscosidad y el peso molecular. La viscosidad de las soluciones de éter de celulosa está relacionada con la concentración y está directamente relacionada con aplicaciones en diferentes campos. Por lo tanto, cada éter de celulosa tiene múltiples especificaciones de viscosidad diferentes, y la viscosidad se ajusta mediante la degradación de la celulosa alcalina, es decir, la rotura de la cadena molecular de la celulosa.
De la observación de la figura, podemos saber que a medida que aumenta la cantidad de éter de celulosa agregada al mortero, el rendimiento de retención de agua es mejor y la viscosidad es mayor, logrando así un mejor rendimiento de retención de agua.
Espesamiento y tixotropía de éteres de celulosa.
El segundo efecto de los éteres de celulosa, el efecto espesante, se ve afectado por una variedad de condiciones, incluidos factores como el grado de polimerización de los éteres de celulosa, la concentración de la solución, la velocidad de cizalla y la temperatura. Las propiedades gelificantes únicas de la alquilcelulosa y sus derivados modificados son un reflejo importante de su efecto espesante. Las características de gelificación están estrechamente relacionadas con el grado de sustitución, la concentración de la solución y los aditivos. Especialmente para los derivados modificados con hidroxialquilo, las características de gelificación también están relacionadas con el grado de modificación del grupo hidroxialquilo.
Al preparar el mortero, la cantidad de éter de celulosa agregada es proporcional a la concentración de la solución y el efecto espesante del éter de celulosa está estrechamente relacionado con su peso molecular. Los éteres de celulosa de alto peso molecular tienen una mayor eficiencia espesante. A la misma concentración, los polímeros con diferentes pesos moleculares muestran diferentes viscosidades. Para lograr la viscosidad objetivo, los éteres de celulosa de menor peso molecular requieren cantidades de adición mayores. La viscosidad del éter de celulosa depende poco de la velocidad de corte. La alta viscosidad puede alcanzar la viscosidad objetivo con una cantidad de adición menor, y su tamaño determina el efecto espesante.
La consistencia del mortero se puede ajustar seleccionando éteres de celulosa con diferentes grados de modificación y tamaño de partícula. Los éteres de celulosa con diferentes propiedades se obtienen cambiando los valores de sustitución relativos (DS y MS) de los sustituyentes. El gráfico muestra la relación entre consistencia y modificación. La figura ilustra cómo la adición de éter de celulosa afecta el consumo de agua del mortero, cambiando así la relación agua-cemento de la lechada de cemento, es decir, el efecto espesante. Los éteres de celulosa deben disolverse rápidamente en agua fría para proporcionar la consistencia adecuada. Si todavía se forman flóculos o grumos coloidales bajo una determinada velocidad de corte, indica una mala calidad del producto.
La consistencia de la lechada de cemento tiene una buena relación lineal con la dosis de éter de celulosa. El éter de celulosa puede aumentar significativamente la viscosidad del mortero. Cuanto mayor es la dosis, más significativo es el efecto. Las soluciones acuosas de éter de celulosa de alta viscosidad exhiben una alta tixotropía, que es una característica importante de los éteres de celulosa. Las soluciones acuosas de polímeros MC suelen ser pseudoplásticas pero exhiben propiedades de flujo newtonianas a velocidades de cizallamiento bajas. La pseudoplasticidad aumenta al aumentar el peso molecular o la concentración de éteres de celulosa, independientemente del tipo de sustituyente y del grado de sustitución. Por tanto, diferentes tipos de éteres de celulosa presentan las mismas propiedades reológicas en las mismas condiciones.
Cabe señalar que cuanto mayor es la viscosidad del éter de celulosa, mejor es la retención de agua, pero a medida que aumenta la viscosidad, el peso molecular relativo disminuye, lo que tiene un impacto negativo en la concentración del mortero y el rendimiento de la construcción. Por lo tanto, el efecto espesante no es completamente proporcional a la viscosidad, y algunos éteres de celulosa modificados con viscosidad media y baja son mejores para mejorar la resistencia estructural del mortero húmedo.
