1. Aperçu
L'hydroxypropylméthylcellulose (HPMC) est un composé de haut poids moléculaire doté d'excellentes performances, largement utilisé dans les matériaux de construction, notamment dans la production de mortier à base de ciment. Les principales fonctions du HPMC dans le mortier de ciment comprennent l'épaississement, la rétention d'eau, l'amélioration des propriétés de liaison et l'amélioration de la maniabilité. Comprendre le comportement de dispersion du HPMC dans le mortier de ciment est d'une grande importance pour optimiser ses performances.
2. Propriétés de base de HPMC
Le HPMC est un éther de cellulose non ionique dont les unités structurelles sont composées de cellulose, d'hydroxypropyle et de méthyle. La structure chimique de l’HPMC lui confère des propriétés physiques et chimiques uniques en solution aqueuse :
Effet épaississant : le HPMC peut former une solution visqueuse dans l'eau, ce qui est principalement dû au fait qu'après sa dissolution dans l'eau, les molécules s'entremêlent les unes avec les autres pour former une structure en réseau.
Rétention d'eau : le HPMC a une forte capacité de rétention d'eau et peut retarder l'évaporation de l'eau, jouant ainsi un rôle dans la rétention d'eau dans le mortier de ciment.
Performances d'adhésion : étant donné que les molécules HPMC forment un film protecteur entre les particules de ciment, les performances de liaison entre les particules sont améliorées.
3. Processus de dispersion du HPMC dans le mortier de ciment
Processus de dissolution : le HPMC doit d’abord être dissous dans l’eau. Le processus de dissolution consiste en ce que la poudre HPMC absorbe l'eau, gonfle et se disperse progressivement pour former une solution uniforme. Étant donné que la solubilité de l'HPMC dans l'eau est liée à son degré de substitution (DS) et à son poids moléculaire, il est crucial de choisir la bonne spécification HPMC. La dissolution de l'HPMC dans l'eau est un processus de diffusion qui nécessite une agitation appropriée pour accélérer la dispersion.
Uniformité de la dispersion : lors de la dissolution de l'HPMC, si l'agitation est insuffisante ou si les conditions de dissolution sont inappropriées, l'HPMC a tendance à former des agglomérats (yeux de poisson). Ces agglomérats sont difficiles à dissoudre davantage, affectant ainsi les performances du mortier de ciment. Par conséquent, une agitation uniforme pendant le processus de dissolution est un lien important pour garantir une dispersion uniforme de HPMC.
Interaction avec les particules de ciment : Les chaînes polymères formées après la dissolution du HPMC s'adsorberont progressivement à la surface des particules de ciment et feront un pont entre les particules de ciment pour former un film protecteur. Ce film protecteur peut d'une part augmenter l'adhésion entre les particules, et d'autre part former une barrière à la surface des particules pour retarder la migration et l'évaporation de l'eau.
Stabilité de la dispersion : La chaîne polymère du HPMC peut physiquement adsorber le Ca2+, le SiO2 et d’autres ions à la surface des particules de ciment pour stabiliser son état de dispersion. En ajustant le degré de substitution et le poids moléculaire du HPMC, sa stabilité de dispersion dans le mortier de ciment peut être optimisée.
4. Optimisation fonctionnelle du HPMC dans le mortier de ciment
Effet épaississant :
L'effet épaississant de l'HPMC dans le mortier dépend de sa concentration et de son poids moléculaire. Le HPMC avec un poids moléculaire plus élevé peut augmenter considérablement la viscosité du mortier, tandis que le HPMC avec un faible poids moléculaire peut produire un meilleur effet épaississant à de faibles concentrations.
L'effet épaississant peut améliorer la maniabilité du mortier et lui donner de meilleures performances de travail, en particulier dans la construction verticale.
Rétention d'eau :
HPMC peut capturer efficacement l'humidité et prolonger le temps ouvert du mortier. La rétention d'eau peut non seulement réduire les problèmes de retrait et de fissuration du mortier, mais également améliorer les performances d'adhérence du mortier sur le substrat.
La capacité de rétention d’eau du HPMC est étroitement liée à sa solubilité. En sélectionnant HPMC avec un degré de substitution approprié, l'effet de rétention d'eau du mortier peut être optimisé.
Propriétés de liaison améliorées :
Étant donné que le HPMC peut former un pont collant entre les particules de ciment, il peut améliorer efficacement la force de liaison du mortier, en particulier lorsqu'il est utilisé dans le mortier d'isolation thermique et les adhésifs pour carrelage.
HPMC peut également améliorer les performances de la construction en réduisant l'évaporation rapide de l'eau et en offrant un temps de travail plus long.
Performances constructives :
L'application de HPMC dans le mortier peut améliorer considérablement ses performances de construction. HPMC confère au mortier un meilleur pouvoir lubrifiant et une meilleure viscosité, ce qui le rend facile à appliquer et à construire, en particulier dans les opérations de détail pour garantir une construction en douceur.
En ajustant la quantité et la configuration du HPMC, les propriétés rhéologiques du mortier peuvent être optimisées pour l'adapter aux différents besoins de construction.
5. Exemples d'application du HPMC dans le mortier de ciment
Colle à carrelage :
HPMC joue principalement le rôle de rétention d’eau et d’épaississement dans les colles à carrelage. En améliorant la rétention d'eau de l'adhésif, HPMC peut prolonger son temps ouvert, fournir un temps d'ajustement suffisant et empêcher les carreaux de glisser après la construction.
L'effet épaississant garantit que l'adhésif ne s'affaisse pas pendant la construction de la façade, améliorant ainsi la commodité et l'effet de la construction.
Mortier d'isolation des murs extérieurs :
Dans le mortier d’isolation des murs extérieurs, la fonction principale du HPMC est d’améliorer la rétention d’eau et la résistance aux fissures du mortier. En capturant l'humidité, le HPMC peut réduire efficacement le retrait et la fissuration du mortier pendant le processus de séchage.
Étant donné que le mortier isolant a des exigences élevées en matière de performances de construction, l'effet épaississant du HPMC peut assurer la répartition uniforme du mortier sur le mur, améliorant ainsi les performances globales de la couche isolante.
Mortier autonivelant :
HPMC dans le mortier autolissant peut garantir l'absence de stratification ou d'infiltration d'eau pendant le processus de nivellement en augmentant la viscosité du mortier, garantissant ainsi la planéité et la résistance de l'autolissant.
6. Tendance de développement future de HPMC
Vert et protection de l'environnement :
Avec l'amélioration des exigences en matière de protection de l'environnement, le développement de produits HPMC peu toxiques et biodégradables deviendra une direction importante à l'avenir.
Le HPMC vert et respectueux de l'environnement peut non seulement réduire l'impact sur l'environnement, mais également fournir un environnement d'exploitation plus sûr pendant la construction.
Hautes performances :
En optimisant la structure moléculaire du HPMC, des produits HPMC hautes performances sont développés pour répondre aux applications de mortier de ciment ayant des exigences de performances plus élevées.
Par exemple, en ajustant le degré de substitution et le poids moléculaire de l'HPMC, des produits ayant une viscosité plus élevée et une rétention d'eau plus forte peuvent être développés.
Application intelligente :
Avec le développement de la science des matériaux, le HPMC intelligent et réactif est appliqué au mortier de ciment, lui permettant d'ajuster ses propres performances en fonction des changements environnementaux, comme l'ajustement automatique de la rétention d'eau sous différentes humidités.
La cellulose HPMC de haute qualité peut disperser efficacement et fournir un épaississement, une rétention d'eau et des performances de construction améliorées dans le mortier de ciment grâce à sa structure chimique et ses propriétés physiques uniques. En sélectionnant et en optimisant rationnellement l'utilisation du HPMC, les performances globales du mortier de ciment peuvent être considérablement améliorées pour répondre aux besoins de différents scénarios d'application. À l'avenir, le développement écologique, performant et intelligent du HPMC favorisera davantage son application et son développement dans les matériaux de construction.
Heure de publication : 21 juin 2024