La différence des propriétés physiques et chimiques et l'application de HPMC et HEMC dans le secteur de la construction

La cellulose est le polymère naturel le plus ancien et le plus abondant sur terre. C’est une ressource naturelle renouvelable inépuisable et la plus précieuse pour l’être humain. La cellulose présente les caractéristiques d'un prix bas, d'un matériau abondant, d'une biodégradabilité, d'une faible chaleur, d'une non-toxicité et d'une bonne biocompatibilité. L'anneau basique de la macromolécule de cellulose est le glucose déshydraté et sa formule moléculaire est (c6h1005) n. Il contient 44,44 % de carbone, 6,17 % d'hydrogène et 49,39 % d'oxygène. Chaque cycle résiduel de glucose contient trois groupes hydroxyle d'alcool, dont deux groupes hydroxyle d'alcool secondaire et un groupe hydroxyle d'alcool primaire, qui jouent un rôle décisif dans les propriétés de la cellulose. Une série de dérivés de cellulose peut être obtenue par modification chimique de la cellulose. L'éther de cellulose peut être préparé à partir de cellulose naturelle par alcalinisation, éthérification, neutralisation, purification et séchage. 

Éther de cellulose est l'un des dérivés importants de la cellulose. Il peut être largement utilisé dans l'alimentation, la médecine, les cosmétiques, les matériaux de construction, la fabrication du papier, le revêtement, l'impression et la teinture textiles, l'industrie chimique quotidienne, l'exploitation pétrolière et d'autres industries. Il présente les caractéristiques de solubilité, de viscosité, de stabilité, de non-toxique et de biocompatibilité. Selon les types de substituants, l'ionisation et la solubilité des éthers de cellulose, il existe différentes classifications. Les substituants des éthers de cellulose ont une grande influence sur leurs propriétés. Selon différents substituants, les éthers de cellulose peuvent être classés en MC, HEC, CMC, HPMC, HEMC, etc., voir la figure 1. Cet article traite principalement des propriétés physiques et chimiques et de l'application des HPMC et HEMC dans l'industrie de la construction.

1. Structure

1.1HPMC

Hydroxypropylméthylcellulose (HPMC) peut être produit à partir de coton raffiné, de pâte de bois, d'éther méthylique et polyhydroxypropylique de cellulose. Il est préparé par éthérification de la cellulose avec de l'oxyde de propylène et du chloroforme. Le groupe méthoxy sur le chlorure de méthyle remplace le groupe hydroxyle sur le cycle glucose, et le groupe hydroxyle est remplacé par hydroxypropoxy et une polymérisation en chaîne se produit. La structure est représentée sur la figure 2. HPMC a les caractéristiques d'un gel thermique, sa solution n'a pas de charge ionique, n'interagit pas avec des sels métalliques ou des composés ioniques, a une forte résistance à la moisissure et a une bonne dispersion, émulsification, épaississement, adhérence, propriétés de rétention d’eau et de rétention de gel.

1.2 CHEL

La production et la préparation de l'hydroxyéthylméthylcellulose (HEMC) sont légèrement différentes de celles de l'HPMC. Une fois la cellulose alcalinisée, l'oxyde de propylène est remplacé par l'oxyde d'éthylène pour remplacer le groupe hydroxyle sur le cycle glucose. La structure est illustrée à la figure 3. Par rapport à l'HPMC, la structure chimique du HEMC comporte plus de groupes hydrophiles, elle est donc plus stable à haute température et présente une bonne stabilité thermique. Comparé à l'éther de cellulose HPMC commun, il a une température de gel relativement plus élevée et présente un avantage par rapport aux températures élevées. Comme HPMC, HEMC présente une bonne résistance à la moisissure, une bonne dispersion, une émulsification, un épaississement, une adhérence, une rétention d'eau et de colle.

2. Propriétés physiques et chimiques

Les propriétés physiques et chimiques de la norme comprennent : l'apparence, la finesse, la perte de poids sec, les cendres de sulfate, la valeur du pH, la transmission de la solution, la viscosité de la solution, la température du gel et la teneur en groupe (à l'exclusion du test d'application du mortier).

L'apparence, la finesse, la perte de poids au séchage, les cendres sulfatées, la valeur du pH et le coefficient de transmission de la solution, la viscosité, etc. sont liés au modèle et à la fonction du produit. Le niveau des différents fabricants est différent, ce n’est donc pas abordé ici.

2.1 Contenu du groupe d'éther de cellulose

En raison des différents substituants HPMC et HEMC, les échantillons d’éther de cellulose peuvent être chauffés et réagis dans un réacteur fermé. Sous la catalyse de l'acide adipique, les groupes alcoxy substitués sont craqués quantitativement par l'acide iodhydrique pour générer les iodoanes correspondants. Les produits de réaction sont extraits avec de l'o-xylène et la solution d'extraction est injectée dans le chromatographe en phase gazeuse pour la séparation des composants. L'hydroxypropoxy et l'hydroxyéthoxy peuvent être distingués. La méthode de l'étalon interne a été utilisée pour quantifier et calculer la teneur en composants à tester dans l'échantillon. La figure 5 est le spectre GC de HPMC et la figure 6 est le spectre GC d'une solution étalon pour l'étalonnage (contenant du méthoxy, de l'hydroxyéthoxy et de l'hydroxypropoxy). Il n'est pas difficile de constater que le temps de séparation du groupe hydroxyéthoxy se situe entre le groupe méthoxy et le groupe hydroxypropoxy. Le type de groupe peut être jugé en comparant le temps de séparation de la solution standard. Le type de groupe a été déterminé par l’heure de pointe et le contenu du groupe a été calculé par la zone de pointe. En général, la teneur en méthoxyle de HPMC varie de 16 % à 30 %, la teneur en propoxy peut être de 4 à 32 %, la teneur en méthoxyle de HEMC est de 22 % à 30 % et la teneur en hydroxyéthoxyle est de 2 % à 14 %.

2.2 Température du gel

La température du gel est un indicateur important de l'éther de cellulose. La solution aqueuse d'éther de cellulose présente les caractéristiques d'un thermogel. À mesure que la température augmente, la viscosité diminue continuellement. Lorsque la température de la solution atteint une certaine valeur, la solution d'éther de cellulose n'est plus transparente, mais forme un colloïde blanc, qui finit par perdre sa viscosité. Le test de température du gel signifie que l'échantillon d'éther de cellulose est constitué d'une solution d'éther de cellulose à une concentration de 0,2 % et chauffé lentement dans le bain-marie jusqu'à ce que la solution apparaisse comme un gel blanc ou même blanc et que la viscosité soit complètement perdue. La température de la solution est la température du gel de l'éther de cellulose. La figure 7 est une sélection aléatoire de 8 températures de gel de produits à base d'éther de cellulose dans le pays et à l'étranger. Le résultat est que la température globale du gel du HEMC est légèrement supérieure à celle du HPMC. En général, la température du gel du HPMC est de 60 °C à 75 °C et celle de l'eMC est de 75 °C à 90 °C.

Le rapport méthoxy et hydroxypropyle/HPMC a certains effets sur la solubilité dans l'eau, la capacité de rétention d'eau, l'activité de surface et la température du gel du produit. Généralement, les HPMC à haute teneur en méthoxy et à faible teneur en hydroxypropyle ont une bonne solubilité dans l'eau et une bonne activité de surface, mais la température du gel est basse : l'augmentation de la teneur en hydroxypropyle et la réduction de la teneur en méthoxy peuvent augmenter la température du gel, mais la teneur excessive en groupe hydroxypropyle réduira la température du gel et diminuer la solubilité dans l’eau et l’activité de surface. Par conséquent, le fabricant d’éther de cellulose doit contrôler strictement le contenu du groupe pour garantir la qualité et la stabilité des produits.

3. Application de l'industrie de la construction

HPMC et HEMC ont des fonctions similaires dans les matériaux de construction. Il peut être utilisé comme dispersant, agent de rétention d'eau, épaississant et liant, etc. il est principalement utilisé dans le moulage de mortier de ciment et de produits à base de gypse. Il est utilisé dans le mortier de ciment pour augmenter sa cohésion, sa maniabilité, réduire la floculation, améliorer la viscosité et le retrait, et a pour fonctions de rétention d'eau, réduisant la perte d'eau sur la surface du béton, améliorant la résistance, empêchant les fissures et l'altération des sels solubles dans l'eau. Il est largement utilisé dans le ciment, le plâtre, le mortier et d'autres matériaux. Il peut être utilisé comme agent filmogène, épaississant, émulsifiant et stabilisant dans les revêtements en latex et les revêtements en résine hydrosoluble. Il présente une bonne résistance à l'usure, une bonne uniformité et une bonne adhérence, et améliore la tension superficielle, la stabilité acido-basique et la compatibilité avec les pigments métalliques. En raison de sa bonne stabilité de viscosité au stockage, il est particulièrement adapté aux revêtements en émulsion comme dispersant. En un mot, même si le système est petit, il a un grand effet et est largement utilisé.

La température du gel de l'éther de cellulose détermine sa stabilité thermique lors de l'application. La température du gel du HPMC est généralement comprise entre 60 °C et 75 °C, selon le type, le contenu du groupe et les différents processus de production des différents fabricants. En raison des caractéristiques du groupe HEMC, sa température de gel est plus élevée, généralement supérieure à 80 °C, sa stabilité à haute température est donc due au HPMC. En application pratique, dans l'environnement chaud de la construction en été, la capacité de rétention d'eau du HEMC avec la même viscosité et le même dosage est meilleure que celle du HPMC. Dans le sud notamment, le mortier sera parfois construit à haute température. L'éther de cellulose à basse température de gel perdra son épaississement et sa rétention d'eau à haute température, accélérant ainsi le durcissement du ciment et du mortier et affectant directement la construction et la résistance à la fissuration.

Parce qu’il y a plus de groupes hydrophiles dans la structure du HEMC, celui-ci a une meilleure hydrophilie. Le taux de rétention d’eau des HEMC dans les mortiers est légèrement supérieur à celui des HEMC à même dosage de produits de même viscosité. De plus, la résistance à l’écoulement vertical du HEMC est également relativement bonne. Par conséquent, l’application de HEMC dans la colle pour carreaux de céramique sera meilleure.

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Applications

Produits

Adhésif pour la pose de blocs

MK40M FP, MK70M FP, MT4016

Adhésif pour Carreaux de Ciment (CTA)

MK40M FP, MK70M FP, MT4016

Ciment Une Couche

MH25MFP, MK30MFP

Couche de ciment

MK30M FP, MT3025, MT3027

Coulis de carrelage

MT6001

Plâtre à main en gypse

MK30M FP, MT4031, MT5503

Auto-nivellement

MK400FP、MT1004