Efeito dos éteres de celulose (HPMC) na resistência adesiva à tração de adesivos para revestimentos cerâmicos

Éteres de celulose, especialmente Hidroxipropilmetilcelulose (HPMC), são amplamente utilizados em argamassas comerciais como retentores de água, espessantes e aglutinantes.

Os éteres de celulose com tratamento de superfície são projetados para produtos aquosos. Devido às demandas do mercado e às considerações de produção, a maioria dos produtos HPMC disponíveis é do tipo com tratamento de superfície. O fato de os éteres de celulose com tratamento de superfície serem adequados para produtos à base de cimento tem sido uma preocupação para muitos fabricantes de argamassa.

Agora, vamos examinar a diferença na resistência adesiva à tração sob diferentes condições de cura entre os éteres de celulose com tratamento de superfície e sem tratamento de superfície aplicados no adesivo para azulejos.

Matérias-primas e métodos experimentais

Materiais e propriedades básicas

Cimento: Cimento Portland comum, com as propriedades básicas listadas na Tabela 1.

Tabela 1: Propriedades básicas do cimento

Nome

Resistência à compressão (MPa)

Resistência à flexão (MPa)

Tempo de configuração (h:min)

3 dias

28 dias

3 dias

28 dias

Conjunto inicial

Conjunto final

Cimento

4.36

6.29

24.6

45.7

2:35

3:45

 

Areia de sílica: É usada areia de rio local

Distribuição de tamanho de partícula de dois tipos de areia de rio (30-50 mesh e 50-140 mesh) Conforme mostrado na Figura 1:

Figura 1 Distribuição do tamanho das partículas de dois tipos de areia

Éteres de celulose

Escolhemos éteres de hidroxipropilmetilcelulose com um grau de substituição semelhante e uma viscosidade de cerca de 120.000 para amostras tratadas e não tratadas com superfície. Havia 16 amostras para cada tipo. As principais especificações técnicas das amostras estão listadas na Tabela 2.

Tabela 2: Principais especificações técnicas de dois tipos de éteres de celulose

Nome

Viscosidade mpa.s

Cinza %

Umidade %

Metoxi%

Hidroxipropoxi%

Com tratamento de superfície

123389

2.57

3.66

20.03

8.84

Sem tratamento de superfície

129483

2.54

3.82

21.63

8.73

O ambiente de teste de viscosidade está a 20 ℃.

Métodos experimentais

Projeto experimental

O estudo refere-se à fórmula mais básica de adesivo para azulejos comumente encontrada no mercado atual. Para minimizar os fatores de influência, outros componentes e proporções permanecem inalterados. O pó de látex não é adicionado. Apenas o tipo de éter de celulose é variado para comparar seu efeito na resistência à tração dos adesivos para azulejos à base de cimento. Essa fórmula serve apenas como referência. As proporções específicas de cada componente da fórmula estão listadas na Tabela 3.

Tabela 3 Proporções experimentais

Matéria-prima

Cimento Portland comum

Areia média

Areia fina

Éter de celulose

 

 

Malha 30-50

50-140 mesh

 

Porcentagem %

35

24.6

40

0.4

Métodos de teste

A moldagem, a cura e o teste dos espécimes seguem os métodos relevantes descritos no padrão do setor JC/T 547-2005 "Ceramic Tile Adhesive for Walls and Floors" para atender à consistência padrão. Água (23%) é adicionada e misturada para atingir a trabalhabilidade. Os espécimes são moldados em condições padrão (23±2°C, 50±5% RH). A resistência à tração do adesivo para azulejos é testada sob diferentes condições de cura, incluindo a resistência à tração inicial (28 dias de cura padrão), resistência à tração após imersão em água (7 dias de cura padrão + 21 dias de imersão em água), resistência à tração após 20 minutos de tempo aberto e resistência à tração sob condições de cura padrão por 2 dias. Neste estudo, a resistência à tração é testada usando um testador de tração, com uma taxa de carga de 250N/s para a colagem em substratos de concreto. O aparelho Vicat é usado para medir o tempo de endurecimento de cada amostra.

Resultados experimentais e análise

Influência na resistência adesiva à tração inicial

Foi examinada a resistência adesiva à tração em superfícies de substrato de concreto sob condições de cura laboratorial padrão de 48 horas. Dezesseis amostras de cada uma das duas principais categorias de éteres de celulose listadas na Tabela 3 são usadas nas proporções de adesivo para azulejos. As amostras de teste são formadas e testadas de acordo com os métodos descritos em JC/T 547-2005. A resistência do adesivo à tração é medida após 48 horas de cura em condições padrão de laboratório.

Os dados do teste de adesivo de tração para o mesmo tipo de éter de celulose são agrupados para comparação estatística entre os éteres de celulose com tratamento de superfície e sem tratamento de superfície em termos de sua influência na resistência adesiva de tração inicial do adesivo para azulejos.

Gráfico do efeito da resistência à tração sob cura de 2 dias em temperatura ambiente em substrato de concreto

Do ponto de vista dos dados, há pouca diferença na influência dos éteres de celulose com tratamento de superfície e sem tratamento de superfície na resistência adesiva à tração inicial do adesivo para azulejos. A diferença nos valores médios é de apenas 2%, sendo que o tipo sem tratamento de superfície é ligeiramente superior ao tipo com tratamento de superfície. Pode-se concluir que não há diferença significativa no efeito dos dois tipos de éteres de hidroxipropilmetilcelulose na resistência adesiva à tração inicial do adesivo para azulejos.

Resistência de aderência do adesivo à tração

As condições de cura envolvem condições laboratoriais padrão de 28 dias em superfícies de substrato de concreto.

Da mesma forma, dezesseis amostras de cada uma das duas principais categorias de éteres de celulose listadas na Tabela 3 são usadas nas proporções de adesivo para azulejos. As amostras de teste são formadas de acordo com os requisitos padrão e curadas por 28 dias em condições padrão de laboratório. Em seguida, é testada a resistência de aderência do adesivo à tração.

Os dados de teste para a resistência de adesão adesiva à tração do mesmo tipo de éter de celulose são agrupados para comparação estatística entre os éteres de celulose com tratamento de superfície e sem tratamento de superfície em termos de sua influência na resistência de adesão adesiva à tração de 28 dias do adesivo para azulejos.

Gráfico do efeito da resistência à tração sob cura de 28 dias em temperatura ambiente em substrato de concreto

Do ponto de vista dos dados, há pouca diferença na influência dos éteres de celulose com tratamento de superfície e sem tratamento de superfície na resistência original de aderência à tração do adesivo para azulejos. A diferença nos valores médios é de apenas cerca de 1%, sendo que o tipo sem tratamento de superfície é ligeiramente inferior ao tipo com tratamento de superfície. Pode-se concluir que os dois tipos de éteres de celulose têm efeitos consistentes sobre a resistência de adesão adesiva original de 28 dias do adesivo para azulejos.

Resistência de aderência do adesivo à tração após imersão em água

As condições de cura envolvem condições laboratoriais padrão de 7 dias, seguidas de 21 dias de imersão em água a (20±2)°C, em superfícies de substrato de concreto. Os dados de teste para a resistência de adesão adesiva à tração do mesmo tipo de éter de celulose são agrupados para comparação estatística entre os éteres de celulose com e sem tratamento de superfície em termos de sua influência na resistência de adesão adesiva à tração do adesivo para azulejos após a imersão em água.

 Gráfico do efeito da resistência à tração após imersão em água em um substrato coeso

Com base na análise dos dados, o impacto do HPMC com tratamento de superfície e sem tratamento de superfície na resistência de aderência à tração do adesivo para azulejos após a imersão em água é substancial. Há uma diferença aproximada de 10% nos valores médios, com o tipo tratado com superfície apresentando valores significativamente mais altos em comparação com o tipo não tratado com superfície. Portanto, pode-se concluir que o HPMC com tratamento de superfície é mais eficaz para garantir a resistência à tração do adesivo para azulejos resistente à água.

Resistência de aderência do adesivo à tração após 20 minutos de tempo aberto

Os espécimes de teste para o tempo aberto são formados de acordo com o método descrito em JC/T 547-2005, com um tempo aberto necessário de 20 minutos. Os espécimes são armazenados em condições de cura padrão por 28 dias, e sua resistência de aderência adesiva à tração é testada. Os dados de teste para a resistência da ligação adesiva à tração do mesmo tipo de éter de celulose são agrupados para comparação estatística entre os éteres de celulose com tratamento de superfície e sem tratamento de superfície em termos de sua influência na resistência sob condições de 20 minutos de tempo aberto para o adesivo de azulejo.

Gráfico de efeito da resistência adesiva à tração no substrato coagulado, tempo de ventilação de 20 minutos

Do ponto de vista dos dados, a influência dos éteres de celulose com tratamento de superfície e sem tratamento de superfície no tempo de abertura do adesivo para azulejos é significativa. A diferença nos valores médios é de aproximadamente 20%, sendo que o tipo com tratamento de superfície é notavelmente maior do que o tipo sem tratamento de superfície. Pode-se concluir que os éteres de celulose com tratamento de superfície são mais favoráveis para manter a condição da superfície do adesivo para azulejos e estender o tempo para a formação da pele da superfície do adesivo para azulejos.

Tempo de configuração

Da mesma forma, dezesseis amostras de cada uma das duas principais categorias de éteres de celulose listadas na Tabela 3 são usadas nas proporções de adesivo para azulejos. Com uma quantidade fixa de água adicionada, o tempo de presa das amostras é medido usando um aparelho Vicat. "IS" indica o tempo de endurecimento inicial e "FS" indica o tempo de endurecimento final.

Tempo de condensação de diferentes tipos de éteres de celulose

Do ponto de vista dos dados, tanto os éteres de celulose com tratamento de superfície quanto os sem tratamento de superfície têm um impacto significativo de quase uma hora nos tempos de fixação inicial e final do adesivo para azulejos. Os éteres de celulose com tratamento de superfície apresentam propriedades retardadoras visivelmente mais fracas em comparação com os sem tratamento de superfície.

 

Análise e conclusão

Os éteres de celulose com tratamento de superfície passam por uma modificação de superfície com formaldeído, permitindo que se dispersem rápida e uniformemente em água fria neutra sem aglutinar. Isso aumenta sua capacidade de formar um coloide homogêneo na água. Entretanto, esse efeito protetor do formaldeído diminui rapidamente em ambientes alcalinos, como quando o pH ultrapassa 9. Nessas condições, os éteres de celulose se dissolvem rapidamente para formar colóides. Portanto, em materiais à base de cimento, não há diferença na taxa de dissolução entre os éteres de celulose tratados com superfície e os não tratados com superfície. Entretanto, esses dois tipos de éteres de celulose têm efeitos diferentes sobre as propriedades mecânicas e o tempo de endurecimento dos materiais à base de cimento.

Em condições padrão

  • A influência de ambos os tipos de éteres de celulose na resistência de aderência à tração do adesivo para azulejos é mínima, sem diferença significativa nos dados de resistência.

Resistência à água

  • O adesivo para azulejos formulado com éteres de celulose com tratamento de superfície apresenta melhor resistência de aderência à tração em comparação com os formulados com éteres de celulose sem tratamento de superfície.

Tempo aberto

  • O adesivo para azulejos formulado com éteres de celulose com tratamento de superfície demonstra uma força de adesão adesiva de tração significativamente maior e um tempo aberto mais longo em comparação com aqueles formulados com éteres de celulose sem tratamento de superfície.

Tempo de configuração

  • O adesivo para azulejos formulado com éteres de celulose com tratamento de superfície tem uma taxa de cura mais rápida.

Em resumo, Éteres de celulose com tratamento de superfície não são adequados apenas para produtos aquosos, mas também apresentam bom desempenho em produtos de pó seco à base de cimento. Alguns dados superam até mesmo os dos éteres de celulose sem tratamento de superfície.

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