La diferencia de propiedades físicas y químicas y la aplicación de HPMC y HEMC en la industria de la construcción

La celulosa es el polímero natural más antiguo y abundante del planeta. Es inagotable y el recurso natural renovable más preciado para el ser humano. La celulosa tiene las características de bajo precio, abundante material, biodegradabilidad, bajo calor, no toxicidad y buena biocompatibilidad. El anillo básico de la macromolécula de celulosa es la glucosa deshidratada y su fórmula molecular es (c6h1005) n. Contiene 44,44% de carbono, 6,17% de hidrógeno y 49,39% de oxígeno. Cada anillo de residuos de glucosa contiene tres grupos hidroxilo de alcohol, incluidos dos grupos hidroxilo de alcohol secundario y un grupo hidroxilo de alcohol primario, que desempeñan un papel decisivo en las propiedades de la celulosa. Se pueden obtener una serie de derivados de celulosa mediante modificación química de la celulosa. El éter de celulosa se puede preparar a partir de celulosa natural mediante alcalinización, eterificación, neutralización, purificación y secado. 

Éter de celulosa Es uno de los derivados importantes de la celulosa. Puede ser ampliamente utilizado en alimentos, medicinas, cosméticos, materiales de construcción, fabricación de papel, revestimientos, impresión y teñido de textiles, industria química diaria, explotación de petróleo y otras industrias. Tiene las características de solubilidad, viscosidad, estabilidad, no tóxico y biocompatibilidad. Según los tipos de sustituyentes, ionización y solubilidad de los éteres de celulosa, existen diferentes clasificaciones. Los sustituyentes de los éteres de celulosa tienen una gran influencia en sus propiedades. Según los diferentes sustituyentes, los éteres de celulosa se pueden clasificar en MC, HEC, CMC, HPMC, HEMC, etc., consulte la Fig. 1. Este artículo analiza principalmente las propiedades físicas y químicas y la aplicación de HPMC y HEMC en la industria de la construcción.

1. Estructura

1.1HPMC

Hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) se puede producir a partir de algodón refinado, pulpa de madera, éter metílico y polihidroxipropílico de celulosa. Se prepara mediante eterificación de celulosa con óxido de propileno y cloroformo. El grupo metoxi del cloruro de metilo reemplaza al grupo hidroxilo del anillo de glucosa, y el grupo hidroxilo se reemplaza por hidroxipropoxi y se produce la polimerización en cadena. La estructura se muestra en la Fig. 2. HPMC tiene las características de un gel térmico, su solución no tiene carga iónica, no interactúa con sales metálicas o compuestos iónicos, tiene una fuerte resistencia al moho y tiene buena dispersión, emulsificación, espesamiento y adhesión. Propiedades de retención de agua y retención de gel.

1.2 HEMC

La producción y preparación de hidroxietilmetilcelulosa (HEMC) es ligeramente diferente a la de HPMC. Después de alcalinizar la celulosa, el óxido de propileno se reemplaza por óxido de etileno para reemplazar el grupo hidroxilo en el anillo de glucosa. La estructura se muestra en la Fig. 3. En comparación con la HPMC, la estructura química de HEMC tiene más grupos hidrófilos, por lo que es más estable a altas temperaturas y tiene buena estabilidad térmica. En comparación con el éter de celulosa HPMC común, tiene una temperatura de gel relativamente más alta y tiene una ventaja sobre las altas temperaturas. Al igual que HPMC, HEMC tiene buena resistencia al moho, dispersión, emulsificación, espesamiento, adhesión, retención de agua y pegamento.

2. Propiedades físicas y químicas

Las propiedades físicas y químicas de la norma incluyen: apariencia, finura, pérdida de peso seco, cenizas de sulfato, valor de pH, transmitancia de la solución, viscosidad de la solución, temperatura del gel y contenido de grupo (excluyendo la prueba de aplicación de mortero).

La apariencia, finura, pérdida de peso al secar, cenizas de sulfato, valor de pH y transmitancia de la solución, viscosidad, etc. están relacionados con el modelo y función del producto. El nivel de los diferentes fabricantes es diferente, por lo que no se trata aquí.

2.1 Contenido del grupo éter de celulosa

Debido a los diferentes sustituyentes de HPMC y HEMC, las muestras de éter de celulosa se pueden calentar y hacer reaccionar en un reactor cerrado. Bajo la catálisis del ácido adípico, los grupos alcoxi sustituidos se craquean cuantitativamente con ácido yodhídrico para generar los yodoanos correspondientes. Los productos de la reacción se extraen con o-xileno y la solución de extracción se inyecta en el cromatógrafo de gases para la separación de los componentes. Se pueden distinguir hidroxipropoxi e hidroxietoxi. Se utilizó el método del estándar interno para cuantificar y calcular el contenido de componentes a analizar en la muestra. La Fig. 5 es el espectro GC de HPMC y la Fig. 6 es el espectro GC de una solución estándar para calibración (que contiene metoxi, hidroxietoxi e hidroxipropoxi). No es difícil encontrar que el tiempo de separación del grupo hidroxietoxi es entre el grupo metoxi y el grupo hidroxipropoxi. El tipo de grupo se puede juzgar comparando el tiempo de separación de la solución estándar. El tipo de grupo se determinó según la hora punta y el contenido del grupo se calculó según el área punta. En general, el contenido de metoxilo de HPMC varía del 16% al 30%, el contenido de propoxi puede ser del 4% al 32%, el contenido de metoxilo de HEMC es del 22% al 30% y el contenido de hidroxietoxilo es del 2% al 14%.

2.2 Temperatura del gel

La temperatura del gel es un indicador importante del éter de celulosa. La solución acuosa de éter de celulosa tiene las características de termogel. A medida que aumenta la temperatura, la viscosidad disminuye continuamente. Cuando la temperatura de la solución alcanza un cierto valor, la solución de éter de celulosa ya no es transparente, sino que forma un coloide blanco que eventualmente pierde su viscosidad. La prueba de temperatura de gel significa que la muestra de éter de celulosa se compone de una solución de éter de celulosa con una concentración del 0,2% y se calienta lentamente en un baño de agua hasta que la solución aparece blanca o incluso un gel blanco, y la viscosidad se pierde por completo. La temperatura de la solución es la temperatura del gel del éter de celulosa. La Fig. 7 es una selección aleatoria de 8 temperaturas de gel de productos de éter de celulosa en el país y en el extranjero. El resultado es que la temperatura general del gel de HEMC es ligeramente superior a la de HPMC. En general, la temperatura del gel de HPMC es de 60 grados ~75 y la eMC es de 75 C ~90 C.

La proporción de metoxi e hidroxipropilo a HPMC tiene ciertos efectos sobre la solubilidad en agua, la capacidad de retención de agua, la actividad superficial y la temperatura del gel del producto. Generalmente, la HPMC con alto contenido de metoxi y bajo contenido de hidroxipropilo tiene buena solubilidad en agua y buena actividad superficial, pero la temperatura del gel es baja: aumentar el contenido de hidroxipropilo y reducir el contenido de metoxi puede aumentar la temperatura del gel, pero el contenido excesivo de grupo hidroxipropilo reducirá la temperatura del gel y disminuir la solubilidad en agua y la actividad superficial. Por tanto, el fabricante de éter de celulosa debe controlar estrictamente el contenido del grupo para garantizar la calidad y estabilidad de los productos.

3. Aplicación de la industria de la construcción.

HPMC y HEMC tienen funciones similares en materiales de construcción. Puede usarse como dispersante, agente retenedor de agua, espesante y aglutinante, etc. Se usa principalmente en el moldeo de mortero de cemento y productos de yeso. Se utiliza en mortero de cemento para aumentar su cohesividad, trabajabilidad, reducir la floculación, mejorar la viscosidad y la contracción, y tiene las funciones de retención de agua, reducir la pérdida de agua en la superficie del concreto, mejorar la resistencia, prevenir grietas y la erosión por sales solubles en agua. Es muy utilizado en cemento, yeso, mortero y otros materiales. Puede usarse como agente formador de película, espesante, emulsionante y estabilizador en recubrimientos de látex y recubrimientos de resina soluble en agua. Tiene buena resistencia al desgaste, uniformidad y adhesión, y mejora la tensión superficial, la estabilidad ácido-base y la compatibilidad con pigmentos metálicos. Debido a su buena viscosidad y estabilidad en almacenamiento, es especialmente adecuado para recubrimientos en emulsión como dispersante. En una palabra, aunque la cantidad del sistema es pequeña, tiene un gran efecto y se utiliza ampliamente.

La temperatura del gel del éter de celulosa determina su estabilidad térmica en la aplicación. La temperatura del gel de HPMC suele ser de 60 C ~ 75 C, según el tipo, el contenido del grupo y los diferentes procesos de producción de los diferentes fabricantes. Debido a las características del grupo HEMC, tiene una temperatura de gel más alta, generalmente superior a 80 C, por lo que su estabilidad a altas temperaturas se debe a la HPMC. En la aplicación práctica, en el ambiente caluroso de la construcción en verano, la capacidad de retención de agua de HEMC con la misma viscosidad y dosificación es mejor que la de HPMC. Especialmente en el sur, el mortero a veces se construye a altas temperaturas. El éter de celulosa con baja temperatura de gel perderá su espesamiento y retención de agua a alta temperatura, acelerando así el endurecimiento del cemento y mortero, y afecta directamente la construcción y la resistencia al agrietamiento.

Debido a que hay más grupos hidrofílicos en la estructura de HEMC, tiene mejor hidrofilicidad. La tasa de retención de agua de HEMC en mortero es ligeramente mayor que la de HEMC con la misma dosis de productos con la misma viscosidad. Además, la resistencia al flujo vertical de HEMC también es relativamente buena. Por lo tanto, la aplicación de HEMC en adhesivos para baldosas cerámicas será mejor.

Celotech ofrece una amplia gama de Celopro® y Celofiber® calidades de construcción para garantizar que para cada situación imaginable esté disponible el producto adecuado.

Aplicaciones

Productos

Adhesivo para colocación de bloques

MK40M FP, MK70M FP, MT4016

Adhesivo para losetas de cemento (CTA)

MK40M FP, MK70M FP, MT4016

Cemento una capa

MH25M FP, MK30M FP

Capa delgada de cemento

MK30M FP、MT3025、MT3027

Lechadas para azulejos

MT6001

Yeso para manos de yeso

MK30M FP、MT4031、MT5503

Autonivelante

MK400 FP、MT1004