La poudre de mastic est principalement composée de substances filmogènes (liants), de charges, d'agents de rétention d'eau, d'épaississants, d'antimousses, etc. Les matières premières chimiques organiques courantes dans la poudre de mastic comprennent principalement : la cellulose, l'amidon prégélatinisé, l'éther d'amidon, l'alcool polyvinylique, la poudre de latex dispersible, etc. Les performances et l'utilisation des différentes matières premières chimiques sont analysées ci-dessous.
1 : Définition et différence entre les fibres, la cellulose et l'éther de cellulose
La fibre (aux États-Unis : Fiber ; en anglais : Fiber) désigne une substance composée de filaments continus ou discontinus. Par exemple : fibres végétales, poils d’animaux, fibres de soie, fibres synthétiques, etc.
La cellulose est un polysaccharide macromoléculaire composé de glucose et constitue le principal composant structurel des parois cellulaires végétales. À température ambiante, elle est insoluble dans l'eau et dans les solvants organiques courants. Le coton, dont la teneur en cellulose est proche de 100 %, est la source naturelle la plus pure de cellulose. Dans le bois, la cellulose représente généralement 40 à 50 %, l'hémicellulose 10 à 30 % et la lignine 20 à 30 %. Différence entre la cellulose (à droite) et l'amidon (à gauche) :
De manière générale, l'amidon et la cellulose sont tous deux des polysaccharides macromoléculaires, de formule brute (C₆H₁₀O₅)ₙ. La masse moléculaire de la cellulose est supérieure à celle de l'amidon, et la cellulose peut se décomposer pour produire de l'amidon. La cellulose est composée de D-glucose et de liaisons β-1,4-glycosidiques, tandis que l'amidon est formé de liaisons α-1,4-glycosidiques. La cellulose est généralement non ramifiée, contrairement à l'amidon qui est ramifié par des liaisons α-1,6-glycosidiques. La cellulose est peu soluble dans l'eau, tandis que l'amidon est soluble dans l'eau chaude. La cellulose est insensible à l'amylase et ne bleuit pas au contact de l'iode.
L'éther de cellulose, ou éther de cellulose, est un polymère à structure éther dérivé de la cellulose. Il résulte de la réaction chimique entre la cellulose (d'origine végétale) et un agent d'éthérification. Selon la structure chimique des substituants après éthérification, on distingue les éthers anioniques, cationiques et non ioniques. Parmi les éthers obtenus, on trouve notamment la méthylcellulose, l'hydroxyéthylméthylcellulose, la carboxyméthylcellulose, l'éthylcellulose, la benzylcellulose, l'hydroxyéthylcellulose, l'hydroxypropylméthylcellulose, la cyanoéthylcellulose, la benzylcyanoéthylcellulose, la carboxyméthylhydroxyéthylcellulose et la phénylcellulose. Dans le secteur du bâtiment, l'éther de cellulose est parfois appelé simplement cellulose, une appellation incorrecte. L'appellation correcte est cellulose (ou éther). Mécanisme d'épaississement de l'éther de cellulose : L'éther de cellulose est un épaississant non ionique qui agit principalement par hydratation et enchevêtrement intermoléculaire. La chaîne polymère de l'éther de cellulose forme facilement des liaisons hydrogène avec l'eau, ce qui lui confère une forte hydratation et un important enchevêtrement intermoléculaire.
Lorsqu'on ajoute l'éther de cellulose comme épaississant à la peinture latex, il absorbe une grande quantité d'eau, ce qui provoque une forte augmentation de son volume et réduit l'espace libre pour les pigments, les charges et les particules de latex. Simultanément, les chaînes moléculaires de l'éther de cellulose s'entrelacent pour former une structure de réseau tridimensionnelle, emprisonnant les charges colorées et les particules de latex au cœur de ce réseau et les empêchant de circuler librement. Grâce à ces deux effets, la viscosité du système est améliorée ! On obtient ainsi l'effet épaississant recherché !
Cellulose commune (éther) : Sur le marché, le terme « cellulose » désigne généralement l’hydroxypropylcellulose et l’hydroxyéthylcellulose, principalement utilisées dans les peintures, notamment les peintures au latex, ainsi que l’hydroxypropylméthylcellulose pour les mortiers, les enduits et autres produits. La carboxyméthylcellulose est utilisée pour les enduits en poudre courants destinés aux murs intérieurs. La carboxyméthylcellulose, également connue sous le nom de carboxyméthylcellulose sodique (CMC), est une poudre floconneuse blanche, non toxique et inodore, aux propriétés stables et facilement soluble dans l’eau. Elle se présente sous forme de liquide visqueux transparent, alcalin ou alcalino-soluble, soluble dans les colles et résines hydrosolubles, mais insoluble dans les solvants organiques tels que l’éthanol. La carboxyméthylcellulose (CMC) peut être utilisée comme liant, épaississant, agent de suspension, émulsifiant, dispersant, stabilisant, agent d'encollage, etc. Parmi les éthers de cellulose, la CMC est le produit le plus produit, le plus polyvalent et le plus facile à utiliser. Elle est communément appelée « glutamate monosodique industriel ». La CMC possède des propriétés liantes, épaississantes, renforçatrices, émulsifiantes, hydratantes et de suspension. 1. Application de la carboxyméthylcellulose sodique dans l'industrie alimentaire : la carboxyméthylcellulose sodique est non seulement un excellent stabilisant, émulsifiant et épaississant pour les applications alimentaires, mais elle présente également une excellente stabilité à la congélation et à la fusion, et peut améliorer la saveur des produits tout en prolongeant leur durée de conservation. 2. Utilisation de la carboxyméthylcellulose sodique dans l'industrie pharmaceutique : elle peut être utilisée comme stabilisant d'émulsion pour les injections, comme liant et comme agent filmogène pour les comprimés. 3. La CMC peut être utilisée comme agent anti-décantation, émulsifiant, dispersant, agent de nivellement et adhésif pour les revêtements. Elle permet une répartition homogène des matières solides du revêtement dans le solvant, évitant ainsi le décollement à long terme. Elle est également largement utilisée dans les peintures. 4. La carboxyméthylcellulose sodique peut être utilisée comme floculant, agent chélatant, émulsifiant, épaississant, agent de rétention d'eau, agent d'encollage, agent filmogène, etc. Elle est également largement utilisée dans l'électronique, les pesticides, le cuir, les plastiques, l'imprimerie, la céramique, l'industrie chimique de consommation courante et d'autres domaines. Grâce à ses excellentes performances et à sa grande polyvalence, elle trouve constamment de nouvelles applications et son marché offre des perspectives extrêmement prometteuses. Exemples d'application : Formule d'enduit en poudre pour murs extérieurs Formule d'enduit en poudre pour murs intérieurs 1 Poudre de Shuangfei : 600-650 kg 1 Poudre de Shuangfei : 1000 kg 2 Ciment blanc : 400-350 kg 2 Amidon prégélatinisé : 5-6 kg 3 Amidon prégélatinisé : 5-6 kg 3 CMC : 10-15 kg ou HPMC 2,5-3 kg 4 CMC : 10-15 kg ou HPMC 2,5-3 kg Enduit en poudre additionné de carboxyméthylcellulose (CMC) et d'amidon prégélatinisé : ① Bonne capacité de prise rapide, excellente adhérence et bonne rétention d'eau ; ② Amélioration de la résistance au glissement (affaissement) et de la facilité d'application, prolongeant ainsi le temps de prise ; ③ Après séchage, surface lisse, sans effilochage, bonne formation de film et sans rayures. ④ Plus important encore, le dosage est faible et une très faible dose suffit pour un effet important ; parallèlement, le coût de production est réduit d’environ 10 à 20 %. Dans le secteur de la construction, la CMC est utilisée dans la production de préformes en béton, ce qui permet de réduire les pertes d’eau et d’agir comme retardateur de prise. Même pour les chantiers de grande envergure, elle améliore la résistance du béton et facilite le démoulage des préformes. Un autre de ses principaux usages est le décapage des enduits et des poudres de mastic, ce qui permet d’économiser d’importants matériaux de construction et d’améliorer la couche protectrice et la brillance des murs. L’hydroxyéthylméthylcellulose (HEC) a pour formule chimique :
1. Introduction à l'hydroxyéthylcellulose : L'hydroxyéthylcellulose (HEC) est un éther de cellulose non ionique obtenu à partir de cellulose, un polymère naturel, par une série de procédés chimiques. Elle se présente sous forme de poudre ou de granulés blancs, inodores, insipides et non toxiques, qui se dissolvent dans l'eau froide pour former une solution visqueuse transparente. Cette dissolution est indépendante du pH. L'HEC possède des propriétés épaississantes, liantes, dispersantes, émulsifiantes, filmogènes, suspensives, adsorbantes, tensioactives, hygrométriques et salines.
2. Indicateurs techniques Norme du projet Aspect Poudre blanche ou jaunâtre Substitution molaire (SM) 1,8-2,8 Matières insolubles dans l'eau (%) ≤ 0,5 Perte à la dessiccation (WT%) ≤ 5,0 Résidu après calcination (WT%) ≤ 5,0 pH 6,0-8,5 Viscosité (mPa.s) Solutions aqueuses à 2 %, 30 000, 60 000 et 100 000 mPa·s à 20 °C Trois avantages de l'hydroxyéthylcellulose Fort pouvoir épaississant
● L’hydroxyéthylcellulose offre d’excellentes propriétés de revêtement pour les peintures latex, notamment les peintures à haute teneur en PVA. Aucune floculation ne se produit, même en couche épaisse.
● L’hydroxyéthylcellulose possède un pouvoir épaississant supérieur. Elle permet de réduire le dosage, d’améliorer le rapport coût-efficacité de la formule et d’accroître la résistance au frottement du revêtement.
Excellentes propriétés rhéologiques
● La solution aqueuse d'hydroxyéthylcellulose est un système non newtonien, et la propriété de sa solution est appelée thixotropie.
● À l’état statique, une fois le produit complètement dissous, le système de revêtement conserve un état d’épaississement et d’ouverture optimal.
● Lors du versement, le système conserve une viscosité modérée, ce qui confère au produit une excellente fluidité et évite les éclaboussures.
Appliqué au pinceau ou au rouleau, le produit s'étale facilement sur le support, ce qui facilite la mise en œuvre. De plus, il offre une bonne résistance aux éclaboussures.
● Enfin, une fois le revêtement terminé, la viscosité du système se rétablit immédiatement et le revêtement s'affaisse aussitôt.
Dispersibilité et solubilité
● L’hydroxyéthylcellulose est traitée par dissolution retardée, ce qui permet d’éviter efficacement l’agglomération lors de l’ajout de poudre sèche. Après avoir vérifié la bonne dispersion de la poudre d’HEC, commencer l’hydratation.
● L’hydroxyéthylcellulose, avec un traitement de surface approprié, permet de bien ajuster la vitesse de dissolution et la vitesse d’augmentation de la viscosité du produit.
stabilité du stockage
● L'hydroxyéthylcellulose possède de bonnes propriétés antifongiques et assure une durée de conservation suffisante de la peinture. Elle empêche efficacement la sédimentation des pigments et des charges. 4. Mode d'emploi : (1) Ajout direct lors de la production : Cette méthode est la plus simple et la plus rapide. Procédez comme suit : 1. Versez de l'eau pure dans un grand récipient muni d'un agitateur à fort cisaillement. 2. Agitez continuellement à faible vitesse et incorporez lentement et uniformément l'hydroxyéthylcellulose tamisée dans la solution. 3. Poursuivez l'agitation jusqu'à dissolution complète. 4. Ajoutez ensuite l'agent antifongique et les différents additifs, tels que les pigments, les agents dispersants, l'ammoniaque, etc. 5. Agitez jusqu'à dissolution complète de l'hydroxyéthylcellulose (la viscosité de la solution augmente significativement) avant d'ajouter les autres composants de la formule. (2) Préparation de la liqueur-mère : Cette méthode consiste à préparer d'abord une liqueur-mère plus concentrée, puis à l'ajouter au produit. L'avantage de cette méthode réside dans sa plus grande flexibilité et la possibilité d'ajouter directement le produit au produit fini, sous réserve d'un stockage approprié. Les étapes sont similaires aux étapes (1 à 4) de la méthode (1) : la différence est qu'aucun agitateur à fort cisaillement n'est nécessaire, seulement des agitateurs suffisamment puissants pour maintenir l'hydroxyéthylcellulose uniformément dispersée dans la solution, et poursuivre l'agitation jusqu'à dissolution complète dans une solution visqueuse. Il convient de noter que l'agent antifongique doit être ajouté à la liqueur-mère dès que possible. V. Application 1. Utilisation dans les peintures latex à base d'eau : l'HEC, en tant que colloïde protecteur, peut être utilisée dans la polymérisation en émulsion d'acétate de vinyle pour améliorer la stabilité du système de polymérisation sur une large gamme de pH. Lors de la fabrication des produits finis, des additifs tels que des pigments et des charges sont utilisés pour disperser uniformément, stabiliser et épaissir le produit. Elle peut également être utilisée comme dispersant pour les polymères en suspension tels que le styrène, l'acrylate et le propylène. Utilisée dans les peintures latex, elle améliore significativement les propriétés épaississantes et de nivellement. 2. Dans le domaine du forage pétrolier : l’HEC est utilisé comme épaississant dans diverses boues de forage nécessaires aux opérations de forage, de fixation, de cimentation et de fracturation des puits, afin de leur conférer une bonne fluidité et stabilité. Il améliore la capacité de transport de la boue pendant le forage et empêche une trop grande quantité d’eau de pénétrer dans la couche de pétrole, stabilisant ainsi la production. 3. Dans le bâtiment et les matériaux de construction : grâce à sa forte capacité de rétention d’eau, l’HEC est un épaississant et un liant efficace pour les coulis de ciment et les mortiers. Il peut être mélangé au mortier pour améliorer sa fluidité et ses performances de mise en œuvre, et pour prolonger le temps d’évaporation de l’eau. Il améliore la résistance initiale du béton et prévient les fissures. Il améliore significativement la rétention d’eau et l’adhérence des enduits de plâtre, des enduits de liaison et des mastics. 4. Dans les dentifrices : grâce à sa forte résistance au sel et à l’acide, l’HEC assure la stabilité des dentifrices. De plus, le dentifrice sèche difficilement grâce à sa forte capacité de rétention d'eau et à son pouvoir émulsifiant. 5. Utilisée dans les encres à base d'eau, l'HEC permet un séchage rapide et une imperméabilité. L'HEC est également largement utilisée dans l'impression et la teinture textile, la fabrication du papier, les produits chimiques d'usage courant, etc. 6. Précautions d'emploi de l'HEC : a. Hygroscopicité : Toutes les formes d'hydroxyéthylcellulose (HEC) sont hygroscopiques. La teneur en eau est généralement inférieure à 5 % à la sortie d'usine, mais elle peut être plus élevée en raison des variations de transport et de stockage. Lors de l'utilisation, il convient de mesurer la teneur en eau et de soustraire le poids de l'eau lors des calculs. Ne pas exposer à l'air libre. b. Poussière explosive : Si des poudres organiques et de la poussière d'hydroxyéthylcellulose sont présentes dans l'air dans certaines proportions, elles peuvent exploser au contact d'une flamme. Il est donc important de prendre les précautions nécessaires pour limiter au maximum la dispersion de cette poussière dans l'air. 7. Spécifications d'emballage : Le produit est conditionné dans un sac composite papier-plastique doublé d'un sac intérieur en polyéthylène, d'un poids net de 25 kg. À conserver dans un endroit ventilé et sec, à l'abri de l'humidité. Protéger du soleil et de la pluie pendant le transport. L'hydroxypropylméthylcellulose (HPMC) est une poudre blanche inodore, insipide et non toxique. Il existe deux types : instantané et non instantané. L'HPMC se disperse rapidement au contact de l'eau froide. Le liquide obtenu est alors fluide. Après environ 2 minutes, sa viscosité augmente et il forme un colloïde visqueux transparent. L'HPMC, quant à elle, est exclusivement destinée aux produits en poudre sèche, tels que les enduits et les mortiers. Elle ne convient pas aux colles et peintures liquides, car elle risque de former des grumeaux.
Date de publication : 26 décembre 2022