L’éther de cellulose, dérivé de la cellulose naturelle, est un polymère macromoléculaire synthétique modifié chimiquement. Son matériau de base est la cellulose naturelle, un composé macromoléculaire naturel. En raison de sa structure unique, la cellulose naturelle manque elle – même de la capacité de réagir avec l’agent éthérifiant. Cependant, sous le traitement de l’agent gonflant, de puissantes liaisons hydrogène à l’intérieur et à l’extérieur de la chaîne moléculaire sont brisées, libérant l’activité hydroxyle et la transformant en Cellulose alcaline réactive. Après réaction de l’agent d’éthérification, le Groupe – Oh est transformé en groupe – or, formant ainsi un éther cellulosique.
Les propriétés des éthers de cellulose dépendent du type, du nombre et de la distribution de leurs substituants. Sa classification est principalement basée sur le type de substituant, le degré d’éthérification, les propriétés de dissolution et les caractéristiques d’application associées. Selon le type de substituant sur la chaîne moléculaire, il peut être divisé en éthers simples et mixtes, les MC courantes sur le marché sont des éthers simples, tandis que les HPMC appartiennent aux éthers mixtes. L’éther méthylcellulosique MC est le produit obtenu par substitution des groupes hydroxyles sur les unités cellulose – Glucose natives par des groupes méthoxy. L’hydroxypropylméthylcellulose éther HPMC est alors le produit de la substitution d’une partie du Groupe hydroxyle par un groupe méthoxy et d’une autre partie par un groupe hydroxypropyle. En outre, il existe des éthers d’hydroxyéthylméthylcellulose hemc, qui sont les principales variétés largement utilisées et commercialisées sur le marché.
Du point de vue des propriétés de dissolution, les éthers de cellulose peuvent être divisés en types ioniques et non ioniques. Les éthers de cellulose non ioniques hydrosolubles comprennent principalement deux grandes familles d’alkyléthers et d’hydroxyalkyléthers. La CMC ionique est principalement utilisée dans des domaines tels que les détergents synthétiques, l’impression textile et la teinture, l’extraction alimentaire et pétrolière. Alors que les types non ioniques MC, HPMC, hemc, etc. sont principalement utilisés dans les matériaux de construction, la peinture au latex, la médecine, la chimie quotidienne et d’autres aspects. Dans ces domaines, ils jouent un rôle important en tant qu’épaississants, conservateurs d’eau, Stabilisants, dispersants et filmogènes.
Rétention d’eau de la cellulose
Dans le domaine des matériaux de construction et en particulier dans la préparation de mortiers à mélange sec, les éthers cellulosiques jouent un rôle essentiel et essentiel, notamment dans la fabrication de mortiers spéciaux (mortiers modifiés), qui jouent un rôle essentiel en tant que composants essentiels et essentiels.
Le rôle clé des éthers de cellulose solubles dans l’eau dans les mortiers se reflète principalement dans trois aspects, à savoir les propriétés supérieures de rétention d’eau, l’effet sur la consistance du mortier et la thixotropie, et l’interaction avec le ciment.
L’effet de rétention d’eau de l’éther de cellulose est influencé par une variété de facteurs, y compris l’absorption d’eau de la couche de base, la composition du mortier, l’épaisseur de la couche de mortier, les besoins en eau du mortier et le temps de coagulation du matériau coagulé. La rétention d’eau propre des éthers de cellulose résulte de leur solubilité et de leur action déshydratante. Bien que les chaînes moléculaires de cellulose contiennent un grand nombre de groupes hydroxyles (groupes OH) fortement hydratés, la cellulose n’est pas directement soluble dans l’eau en raison de sa structure hautement cristalline. En introduisant des substituants, en particulier les plus grands, les liaisons hydrogène et les forces de Van der Waals de la chaîne moléculaire sont détruites, ce qui entraîne une augmentation de la distance intermoléculaire. Ce changement de structure pousse l’éther de cellulose à se dilater dans l’eau plutôt que de se dissoudre, formant une solution de viscosité élevée. À une température appropriée, cette hydratation macromoléculaire diminue et l’eau entre les chaînes est expulsée, formant une structure réticulaire tridimensionnelle dans laquelle le gel se replie. Les facteurs qui influent sur la rétention d’eau du mortier comprennent la viscosité de l’éther de cellulose, la quantité ajoutée, la finesse des particules et la température d’utilisation.
La viscosité des éthers de cellulose a un impact significatif sur leurs propriétés de rétention d’eau et la viscosité de leurs solutions de polymères est liée à la masse moléculaire du polymère (degré de polymérisation), ainsi qu’à la longueur de chaîne et à la morphologie de la structure moléculaire. La taille et le poids moléculaire de la viscosité sont positivement corrélés. La viscosité des solutions d’éthers de cellulose est liée à la concentration et est directement liée aux applications dans différents domaines. Ainsi, chaque éther de cellulose a plusieurs spécifications de viscosité différentes, tandis que l’ajustement de la viscosité est réalisé par dégradation de la cellulose alcaline, c’est – à – dire par rupture des chaînes moléculaires de cellulose.
Les observations de la figure montrent que l’ajout d’éther de cellulose dans le mortier augmente, la rétention d’eau est meilleure et la viscosité est également plus élevée, ce qui permet une rétention d’eau supérieure.
épaississement et thixotropie des éthers de cellulose
Le deuxième rôle de l’éther de cellulose, l’épaississement, est influencé par une variété de conditions, parmi lesquelles des facteurs tels que le degré de polymérisation de l’éther de cellulose, la concentration de la solution, le taux de cisaillement et la température. Les propriétés gélifiantes exclusives des alkylcelluloses et de leurs dérivés modifiés sont une expression importante de leur effet épaississant. Les caractéristiques de gélification sont étroitement liées au degré de substitution, à la concentration de la solution et aux additifs, en particulier pour les dérivés modifiés par hydroxyalkyle, les caractéristiques de gélification étant également liées au degré de modification des groupes hydroxyalkyle.
Lors de la préparation du mortier, la quantité d’éther de cellulose ajoutée est directement proportionnelle à la concentration de la solution et l’effet épaississant de l’éther de cellulose est étroitement lié à son poids moléculaire. Les éthers de cellulose de poids moléculaire élevé ont une efficacité d’épaississement plus élevée et, à concentration égale, les polymères de poids moléculaire différent présentent des viscosités différentes. Pour atteindre la viscosité cible, les éthers de cellulose de faible poids moléculaire nécessitent une plus grande quantité d’incorporation. La viscosité de l’éther de cellulose est moins dépendante du taux de cisaillement, la viscosité élevée peut atteindre la viscosité cible avec une petite quantité d’incorporation, dont la taille détermine l’effet épaississant.
Le choix de différents degrés de modification des éthers de cellulose et de la taille des particules permet d’ajuster la consistance du mortier. Des éthers de cellulose de propriétés différentes sont obtenus en faisant varier les valeurs relatives de substitution des substituants (DS et MS). La relation entre consistance et modification est illustrée sur la figure. La figure illustre comment la quantité d’éther de cellulose ajoutée affecte la consommation d’eau du mortier, ce qui modifie à son tour le rapport eau – colle du corps de coulis, c’est – à – dire l’effet épaississant. L’éther de cellulose doit se dissoudre rapidement dans l’eau froide pour obtenir la consistance appropriée. Si des flocons ou des blocs colloïdaux se forment encore à un certain taux de cisaillement, cela indique une mauvaise qualité du produit.
La consistance du corps de coulis présente une bonne relation linéaire avec l’incorporation d’éthers cellulosiques, qui peuvent augmenter considérablement la viscosité du mortier, plus l’effet de l’incorporation est important. Les solutions aqueuses d’éther de cellulose de viscosité élevée présentent une thixotropie élevée, une propriété remarquable des éthers de cellulose. Les solutions aqueuses de polymères de type MC sont généralement pseudoplastiques mais présentent des propriétés d’écoulement de type newtonien à bas taux de cisaillement. La pseudoplasticité augmente avec le poids moléculaire ou la concentration de l’éther de cellulose indépendamment du type de substituant et du degré de substitution. Les différents types d’éthers de cellulose présentent donc les mêmes propriétés rhéologiques dans les mêmes conditions.
Il est à noter que plus la viscosité de l’éther de cellulose est élevée, meilleure est la rétention d’eau, mais avec l’augmentation de la viscosité, le poids moléculaire relatif diminue, ce qui affecte négativement la concentration du mortier et les performances de construction. L’effet épaississant n’est donc pas exactement proportionnel à la viscosité, certains éthers de cellulose de viscosité faible à moyenne mais modifiée étant plus performants pour améliorer la résistance structurale des mortiers humides.
