L'hydroxyéthylcellulose modifiée de manière hydrophobe épaissit la peinture à base d'eau grâce à deux mécanismes liés.
Sa chaîne principale en cellulose hydrosoluble s'hydrate et augmente la viscosité de la phase aqueuse. Ses groupes latéraux hydrophobes s'associent également entre eux et avec les surfaces hydrophobes du revêtement. Ces interactions créent un réseau tridimensionnel temporaire.
Ce réseau peut comprendre des chaînes polymères, des particules de latex, du carbonate de calcium, du kaolin, des tensioactifs et d'autres composants de la formulation. Il présente une viscosité élevée au repos, mais peut se séparer sous l'effet d'un cisaillement et se reformer une fois que la force de cisaillement diminue.
Cette structure réversible explique pourquoi l'hydroxyéthylcellulose modifiée de manière hydrophobe permet d'assurer la suspension des pigments, la stabilité au stockage, la résistance à l'affaissement, le toucher au pinceau et un écoulement contrôlé lors de l'application.
Toutefois, les performances des HMHEC dépendent fortement de la concentration en polymère, du type de pigment, de la taille des particules, de la température, du niveau d'électrolyte, du mélange de dispersants et de l'historique de cisaillement. Une nuance qui donne de bons résultats dans une peinture peut se comporter différemment dans une autre.
Qu'est-ce que l'hydroxyéthylcellulose modifiée de manière hydrophobe ?
L'hydroxyéthylcellulose modifiée de manière hydrophobe est généralement désignée par l'abréviation HMHEC.
Le HMHEC est obtenu à partir d'un squelette d'hydroxyéthylcellulose. Un fabricant y introduit ensuite une petite quantité de groupes hydrophobes.
Le polymère obtenu présente une structure amphiphile :
- La chaîne principale d'hydroxyéthylcellulose interagit avec l'eau.
- Les groupes hydrophobes évitent tout contact direct avec l'eau.
- Les groupes hydrophobes provenant de différentes chaînes polymères s'associent les uns aux autres.
- Certains groupes hydrophobes peuvent interagir avec les particules de latex et d'autres composants hydrophobes de la formulation.
Ces liaisons temporaires augmentent la taille effective de la structure polymère en solution. Elles créent également des liaisons transversales physiques entre les chaînes polymères.
Ces liaisons ne sont pas des liaisons chimiques permanentes. Une contrainte de cisaillement peut les rompre, et elles peuvent se reformer une fois que la contrainte de cisaillement diminue.
HMHEC par rapport à l'HEC classique
L'hydroxyéthylcellulose classique et l'HMHEC sont apparentés, mais leur mécanisme d'épaississement n'est pas exactement le même.
| Propriété | HEC classique | HMHEC |
|---|---|---|
| Structure polymère | Éther de cellulose hydrophile | Éther de cellulose hydrophile comportant des groupes hydrophobes |
| Mécanisme principal d'épaississement | Hydratation, expansion de la chaîne et enchevêtrement | Hydratation, enchevêtrement et association hydrophobe |
| Interaction avec le latex | Effet associatif limité | Peut se fixer sur des surfaces en latex hydrophobes |
| Interaction avec les pigments | Adsorption et liaisons hydrogène | Adsorption, liaisons hydrogène et association hydrophobe |
| Viscosité à faible cisaillement | Cela dépend principalement du poids moléculaire et de la concentration | Peut bénéficier d'un soutien supplémentaire de la part d'un réseau associatif |
| Réponse au cisaillement | Fluidification sous cisaillement | Souvent, un effet de fluidification par cisaillement plus marqué à faible cisaillement |
| Rétablissement | Les chaînes polymères se réorganisent progressivement | Les jonctions hydrophobes peuvent se reformer après un cisaillement |
| Sensibilité de la formule | Influencé par l'eau, le pH, les sels et les matières solides | Également sensible aux tensioactifs, aux composants de type latex et aux composants hydrophobes |
Un HEC classique à haute viscosité peut présenter une viscosité supérieure à celle d'un HMHEC à faible viscosité dans une simple solution aqueuse. Ce résultat ne signifie pas pour autant que le HEC classique présente le même comportement associatif dans un revêtement fini.
La courbe rhéologique complète est plus importante qu'une simple valeur de viscosité.
Comment se forme le réseau associatif HMHEC ?
Le processus d'épaississement peut être divisé en cinq étapes.
1. La structure de la cellulose hydrate
L'eau entoure les groupes hydroxyéthyle et fait se dilater les chaînes polymères.
Les chaînes étirées occupent un volume hydrodynamique plus important. Ce phénomène augmente la viscosité de la phase aqueuse avant même que ne se développe une forte association hydrophobe.
2. Les groupes hydrophobes se regroupent
Les groupes hydrophobes ont une faible affinité pour l'eau. Ils ont tendance à se regrouper en petits domaines hydrophobes.
Plusieurs groupes issus de différentes chaînes polymères peuvent se lier au même domaine. Chaque domaine fait office de point de jonction temporaire.
3. L'association intermoléculaire forme un réseau
Lorsque la concentration en polymère devient suffisamment élevée, les groupes hydrophobes présents sur des chaînes distinctes forment un réseau interconnecté.
Ce réseau peut retenir l'eau et ralentir le mouvement des particules de pigment et de charge. Il peut également augmenter la viscosité à faible cisaillement.
La formulation peut présenter une réponse d'épaississement plus marquée lorsque la concentration en polymère dépasse une plage d'association critique.
4. L'HMHEC s'adsorbe sur les particules de la formulation
Les groupes hydroxyles sur le cellulose La chaîne principale peut interagir avec les surfaces minérales par le biais de liaisons hydrogène et d'autres forces physiques.
Les groupes hydrophobes peuvent également interagir avec certaines zones de la surface ou avec des matières organiques adsorbées.
Une chaîne HMHEC peut entrer en contact avec plusieurs particules. Cette structure crée des ponts polymères entre les particules.
5. La structure réagit au cisaillement
Un faible cisaillement permet à davantage de liaisons hydrophobes de rester en place. Le revêtement préserve ainsi la structure de stockage et la suspension.
Un cisaillement plus important rompt certaines liaisons temporaires et aligne les chaînes polymères dans le sens de l'écoulement. La viscosité diminue, et le revêtement devient plus facile à pomper, à appliquer au pinceau, au rouleau ou à pulvériser.
Lorsque le cisaillement diminue, certaines jonctions hydrophobes se reforment. La viscosité revient alors à la normale, même si cette reprise n'est pas forcément immédiate ni totale.
Quelles forces maintiennent le HMHEC et les pigments liés entre eux ?
Aucune force ne suffit à elle seule à expliquer l'adsorption de l'HMHEC sur les particules de pigment.
Plusieurs interactions peuvent se dérouler simultanément :
- Liaison hydrogène
- Attraction de Van der Waals
- Attraction ou répulsion électrostatique
- Association hydrophobe
- Enchevêtrement des polymères
- Pontage physique
- Interaction avec les dispersants ou les tensioactifs adsorbés
L'importance relative de chaque facteur dépend de la composition chimique du pigment, du pH, de la force ionique, de la taille des particules, du traitement de surface et de la structure du polymère.
Cette complexité explique pourquoi le carbonate de calcium et le kaolin ne réagissent pas de la même manière.
Effet de la concentration en HMHEC
Une suspension de pigment en laboratoire a montré que l'adsorption du HMHEC augmentait à mesure que la concentration en HMHEC augmentait.
L'adsorption a d'abord augmenté lentement. Elle a ensuite connu une forte hausse lorsque la concentration en HMHEC a atteint environ 0,35 à 0,40 g pour 100 ml, ce qui équivaut à 3,5 à 4,0 mg/ml.
Cette transition suggère que le système avait atteint une région d'association critique.
En dessous de cette concentration, la solution était dominée par des chaînes polymères isolées et de petits groupes d'association. Au-delà, l'association intermoléculaire devenait beaucoup plus forte.
Les groupes hydrophobes présents sur les chaînes libres de HMHEC pouvaient se lier à des groupes situés sur des chaînes déjà adsorbées à la surface du pigment. Ce comportement favorisait l'adsorption multicouche et la formation de structures polymère-pigment plus volumineuses.
La concentration de transition exacte ne fait pas partie des spécifications universelles de la norme HMHEC. Elle dépend :
- Type de groupe hydrophobe
- Niveau de substitution hydrophobe
- Poids moléculaire HEC
- Concentration en polymère
- Surface spécifique du pigment
- Concentration en électrolytes
- Température
- Méthode d'essai
Un revêtement disponible dans le commerce peut atteindre une transition associative à une concentration différente.
Effet de la température
L'adsorption de l'HMHEC sur le carbonate de calcium et le kaolin a diminué à mesure que la température augmentait dans la suspension modèle.
Plusieurs processus se sont déroulés simultanément.
Une température plus élevée augmente le mouvement moléculaire et pourrait exposer une plus grande surface des particules. Ces effets pourraient favoriser l'adsorption.
Cependant, une température plus élevée a également perturbé les liaisons hydrogène et les microdomaines hydrophobes. Les molécules d'eau sont entrées en concurrence plus forte avec la couche de polymère adsorbée. La structure associative temporaire est devenue plus facile à perturber.
Les effets négatifs ont pris le dessus sur le système testé.
La diminution de l'adsorption s'est accentuée lorsque la température a dépassé environ 50 °C.
Les formulateurs de revêtements doivent donc évaluer l'HMHEC aussi bien à la température de production qu'à celle de stockage. Un épaississant qui confère une bonne consistance à 25 °C peut présenter un profil rhéologique différent après une étape de fabrication à chaud ou un stockage dans un entrepôt à température élevée.
Effet de la concentration en pigments
La quantité de HMHEC adsorbée par unité de pigment diminuait à mesure que la concentration en pigment augmentait.
Une concentration plus élevée en pigments peut accroître les contacts entre les particules et favoriser leur agrégation. La surface spécifique effective peut alors diminuer.
Le HMHEC disponible doit également se répartir sur un plus grand nombre de particules. Chaque unité de pigment reçoit donc moins de polymère.
Ce résultat revêt une importance pratique considérable. Une même dose de HMHEC peut avoir des effets différents selon qu’elle est utilisée dans une peinture à faible teneur en PVC ou dans une peinture à forte teneur en PVC.
Un préparateur ne doit pas transposer directement une posologie d'HMHEC entre :
- Apprêt et couche de finition
- Peinture mate et peinture semi-brillante
- Peinture riche en carbonate de calcium et en kaolin
- Revêtements à faible teneur en solides et à forte teneur en solides
- Différentes distributions granulométriques des particules de charge
La concentration volumique en pigments et la composition des diluants doivent être prises en compte lors du choix de l'épaississant.
Incidence sur la taille des particules de pigment
L'adsorption par le HMHEC a modifié la taille des particules mesurée tant dans la suspension de carbonate de calcium que dans celle de kaolin.
Pour un rapport massique HMHEC/pigment de 1:10, le rayon moyen des particules rapporté a évolué comme suit :
| Pigment | Avant l'adsorption HMHEC | Après l'adsorption HMHEC | Interprétation principale |
|---|---|---|---|
| Carbonate de calcium | 83,12 nm | 196,40 nm | Adsorption et formation de ponts importants au niveau des polymères |
| Kaolin | 244,40 nm | 319,50 nm | Une adsorption s'est produite, mais l'augmentation était moins importante |
L'augmentation de la taille des particules ne signifie pas que le HMHEC ait simplement provoqué une floculation incontrôlée des pigments.
Un appareil de mesure granulométrique à laser détecte la structure hydrodynamique se déplaçant dans le liquide. Les couches de polymères adsorbés, les ponts polymères et les agrégats réversibles pigment-polymère peuvent tous contribuer à augmenter la taille apparente.
Un réseau contrôlé peut favoriser la stabilité de la suspension. Une formation excessive de ponts peut entraîner une floculation indésirable, un développement insuffisant de la couleur, une perte de brillance ou une augmentation de la limite d'élasticité.
Le formulateur doit faire la distinction entre une association structurelle utile et une agrégation incontrôlée des pigments.
Pourquoi le HMHEC interagit-il plus fortement avec le carbonate de calcium ?
Les essais en laboratoire ont montré que l'adsorption de l'HMHEC était plus forte sur le carbonate de calcium que sur le kaolin.
Plusieurs facteurs ont contribué à cette différence.
Taille des particules plus petite
Le carbonate de calcium testé présentait une taille de particules initiale plus petite. Il offrait donc une plus grande surface spécifique pour l'adsorption du polymère.
Chimie des surfaces
Le carbonate de calcium et le kaolin présentent des groupes de surface et un comportement de charge différents. Ces différences ont une incidence sur les liaisons hydrogène et les interactions électrostatiques.
Ions calcium
Les ions calcium peuvent modifier l'environnement électrique à proximité de la surface des particules. Ils peuvent comprimer la double couche électrique et réduire une partie de la répulsion électrostatique.
L'association hydrophobe peut alors contribuer davantage à l'interaction totale.
Structure du kaolin
Le kaolin présente généralement une structure en forme de plaques. Ses faces et ses arêtes peuvent présenter des comportements de charge différents.
À un pH d'environ 9, la répulsion électrostatique entre certaines parties de la surface du kaolin et le polymère peut limiter l'adsorption. Le résultat exact dépend de la provenance du kaolin, de la taille des particules, du traitement de surface et du pH.
Il ne faut pas en conclure pour autant que “ le HMHEC fonctionne toujours mieux avec le carbonate de calcium ”. Chaque lot de pigment disponible dans le commerce doit faire l'objet de tests.
Que révèle le potentiel zêta ?
Le potentiel zêta permet de caractériser l'état électrique à proximité de la surface des particules en suspension.
Les systèmes à base de carbonate de calcium et de kaolin ont présenté des tendances différentes après l'ajout d'HMHEC :
- Le potentiel zêta absolu du carbonate de calcium a généralement augmenté.
- Le potentiel zêta absolu du kaolin a globalement diminué.
Ces différentes tendances permettent de conclure que l'HMHEC interagit avec les deux pigments par le biais de combinaisons de forces différentes.
Un résultat de potentiel zêta ne suffit pas à lui seul à prouver la bonne ou la mauvaise stabilité d'un revêtement. Les polymères associatifs peuvent apporter une stabilisation stérique, former des ponts, créer un réseau et générer une contrainte de fluage qu'une simple mesure électrique ne permet pas de décrire pleinement.
Le formulateur doit associer le potentiel zêta à :
- Analyse granulométrique
- Essais de sédimentation
- Rhéologie
- Baisses
- Gloss
- Intensité de la couleur
- Stabilité au stockage
- Microscopie
Comment le HMHEC réagit-il au cisaillement ?
Le HEC et le HMHEC présentent tous deux un comportement de fluidification sous cisaillement.
À faible cisaillement, le HEC classique forme une structure polymère enchevêtrée. L'augmentation du cisaillement perturbe une partie de cette structure et aligne les chaînes polymères dans le sens de l'écoulement.
L'HMHEC contient un réseau associatif supplémentaire. Un faible cisaillement permet aux liaisons hydrophobes de relier plusieurs chaînes.
Lorsque le cisaillement augmente, ces liaisons physiques fragiles se rompent. La viscosité du HMHEC peut donc diminuer plus rapidement lors de l'augmentation initiale du taux de cisaillement.
À des vitesses de cisaillement plus élevées, la courbe de viscosité s'aplatit, car une grande partie du réseau temporaire a déjà été rompue.
Ce comportement peut permettre :
- Viscosité élevée pendant le stockage
- Un pompage plus facile pendant la production
- Débit régulé pour les pinceaux et les rouleaux
- Résistance réduite lors d'une application à fort cisaillement
- Rétablissement de la viscosité après application
La solution de HMHEC testée présentait une concentration d'environ 0,4 g pour 100 ml, soit 0,41 TP3T (p/v).
Lorsque le taux de cisaillement a diminué, la viscosité a de nouveau augmenté. La courbe de retour ne suivait pas exactement la courbe initiale. Cette différence montrait que la reconstruction du réseau prenait du temps.
Cette hystérésis joue un rôle important dans les revêtements. Un système qui se stabilise trop rapidement peut présenter un mauvais nivellement. Un système qui se stabilise trop lentement peut présenter un affaissement.
Influence de l'HMHEC sur les performances des revêtements
| Étape de revêtement | Rhéologie requise | Contribution éventuelle du HMHEC |
|---|---|---|
| Stockage | Viscosité élevée à faible cisaillement | Suspension de pigments et contrôle de la synérèse |
| Mélange | Viscosité réduite sous cisaillement | Dispersion et pompage plus faciles |
| Farce | Débit stable et reproductible | Un remplissage des emballages plus homogène |
| Le brossage | Viscosité contrôlée à cisaillement moyen | Meilleure traînée du pinceau et meilleure constitution du film |
| Roulement | Équilibre entre le flux et le corps | Meilleure prise en main du rouleau et meilleur contrôle des projections |
| Pulvérisation | Viscosité plus faible à fort cisaillement | Une meilleure atomisation lorsque l'équilibre est correct |
| Après l'application | Récupération contrôlée | Résistance à l'affaissement sans perte excessive de nivellement |
En règle générale, aucun agent épaississant ne permet à lui seul d'optimiser toutes les plages de cisaillement.
Un revêtement peut associer le HMHEC à du HEC classique, du HEUR, des polymères gonflables en milieu alcalin, des argiles ou d'autres modificateurs de rhéologie. Cette combinaison permet de régler plus précisément la viscosité à faible, moyenne et forte cisaillement.
Variables influant sur les performances du HMHEC
Niveau de modification hydrophobe
Un faible niveau de modification peut entraîner une association faible. Un niveau élevé peut réduire la solubilité dans l'eau ou entraîner une interaction excessive avec le latex et les tensioactifs.
Masse moléculaire du polymère
Un poids moléculaire plus élevé augmente généralement le volume hydrodynamique et l'enchevêtrement. Cependant, il peut également accroître la filitude et réduire l'étalement.
Type de classeur
Les différentes particules d'acrylique, de styrène-acrylique, d'acétate de vinyle et d'autres latex permettent d'obtenir des surfaces hydrophobes variées.
Ensemble de pigments et d'agents de charge
Le carbonate de calcium, le kaolin, le dioxyde de titane, le talc et la silice présentent des propriétés chimiques de surface et des tailles de particules différentes.
Tensioactifs et dispersants
Les tensioactifs peuvent occuper des sites hydrophobes et modifier le réseau d'associations. Les dispersants peuvent entrer en concurrence avec l'HMHEC pour la fixation aux surfaces des pigments.
Électrolytes
Les sels modifient la double couche électrique et la conformation des polymères. Les ions bivalents peuvent entraîner une réponse différente de celle provoquée par les sels de sodium.
Température
Une température plus élevée peut affaiblir l'adsorption et modifier la viscosité de la solution.
Historique des cisaillements
Une dispersion à grande vitesse peut provoquer une interruption temporaire du réseau. La viscosité mesurée dépend du temps de récupération avant l'essai.
Ordre d'ajout
Le HMHEC peut présenter des comportements différents selon qu'il est ajouté avant la dispersion du pigment, après la dilution ou sous forme de solution préhydratée.
Plan d'évaluation du laboratoire HMHEC
Un laboratoire spécialisé dans les revêtements devrait comparer le HMHEC et le HEC classique dans les mêmes conditions.
Étape 1 : Préparer un échantillon témoin sans épaississant
L'échantillon de référence permet d'observer la sédimentation, la fluidité et la viscosité du pigment d'origine.
Étape 2 : Utiliser des solides polymères de taille égale
Le laboratoire devrait comparer les produits ayant une teneur en polymère actif équivalente avant d'optimiser les coûts.
Étape 3 : Mesurer plusieurs plages de cisaillement
Le test doit inclure :
- Viscosité Brookfield à faible cisaillement
- Viscosité Stormer ou KU
- Viscosité ICI sous cisaillement élevé
- Courbe de débit
- Limite d'élasticité
- Récupération thixotrope
Étape 4 : Vérifier les performances de l'application
Le laboratoire doit effectuer les analyses suivantes :
- Résistance à l'affaissement
- Nivellement
- Résistance au glissement du pinceau
- Sensation de roulement
- Projections
- Comportement de pulvérisation
- Épaisseur du film
Étape 5 : Vérification de la stabilité des pigments
Le programme de tests devrait inclure :
- Sédimentation
- Synérèse
- Taille des particules
- Développement des couleurs
- Gloss
- Rub-up
- Stabilité au stockage
Étape 6 : Répétez l'opération à différentes températures
Des essais réalisés à 25 °C et à une température plus élevée peuvent mettre en évidence une sensibilité à la température.
Étape 7 : Répéter l'opération après la coloration
Les colorants universels contiennent des tensioactifs et des glycols susceptibles de modifier l'épaississement par association. La peinture teintée peut nécessiter un équilibre différent en agents épaississants par rapport à la base blanche.
Le Zhiwei HEC peut-il remplacer le HMHEC ?
Le HEC classique ne peut pas remplacer automatiquement le HMHEC à raison d'un pour un.
Zhiwei propose actuellement une large gamme de modèles HEC classiques destinés aux revêtements, notamment les HEC 15K, HEC 30K, HEC 50K, HEC 100K et HEC 150K. La société décrit le HEC comme un épaississant non ionique qui favorise la viscosité, la suspension des pigments, la fluidité à l'application et la stabilité au stockage dans les revêtements à base d'eau. Zhiwei HEC pour peinture latex architecturale
Ces granulométries peuvent constituer des produits de référence utiles dans le cadre d'une étude sur les épaississants associatifs.
| Objectif de formulation | Niveau débutant Zhiwei | Rôle dans le test |
|---|---|---|
| Corps moyen à corsé | HEC 30K | Scénario de référence HEC classique |
| Viscosité et suspension accrues | HEC 50K | Scénario de référence HEC conventionnel plus élevé |
| Écran de peinture à forte teneur en PVC | HEC 30K ou HEC 50K | Comparer la suspension des pigments et la prise en main du rouleau |
| Association hydrophobe véritable | Niveau HMHEC confirmé | Nécessite des données explicites sur la modification hydrophobe |
Zhiwei HEC 30K présente une viscosité Brookfield LV comprise entre 1 501 et 2 600 mPa·s dans une solution de 1% à 25 °C.
Zhiwei HEC 50K présente une viscosité Brookfield LV comprise entre 2 601 et 3 400 mPa.s dans les mêmes conditions indiquées.
Ces valeurs ne peuvent pas être comparées directement aux spécifications mesurées à une concentration de 2% ni à celles obtenues par une autre méthode de viscosimétrie.
La gamme de produits Zhiwei destinée au grand public désigne ces produits sous l'appellation HEC, et non HMHEC. Un acheteur ayant spécifiquement besoin d'hydroxyéthylcellulose modifiée de manière hydrophobe doit demander une confirmation écrite concernant :
- Modification hydrophobe
- Type hydrophobe
- Niveau de modification
- Méthode de mesure de la viscosité de la solution
- Viscosité à faible cisaillement
- Viscosité KU
- Viscosité ICI
- Réponse associative au latex
- Réaction aux tensioactifs
- Compatibilité des pigments
- Sensibilité à la température
- Ordre d'ajout recommandé
- Fiches techniques de sécurité (FDS), fiches de données de sécurité (FDS) et certificats d'analyse (COA) par lot
Cette distinction renforce la crédibilité technique. Elle permet également d'éviter qu'un HEC ordinaire à haute viscosité ne soit choisi pour une application nécessitant un véritable comportement associatif.
Erreurs courantes en matière de sélection
Considérer chaque HEC comme un HMHEC
Un HEC à haute viscosité n'est pas automatiquement modifié de manière hydrophobe. Le fournisseur doit confirmer la composition chimique.
Sélection en fonction d'un seul indice de viscosité
Une seule valeur mesurée en solution aqueuse ne suffit pas à décrire la rhéologie d'un revêtement. Le formulateur a besoin de mesures à faible, moyen et fort cisaillement.
Sans tenir compte du type de pigment
Le carbonate de calcium et le kaolin peuvent présenter des comportements d'adsorption différents. Une modification de la composition des charges peut nécessiter un rééquilibrage des agents épaississants.
Essais effectués uniquement dans l'eau
Les essais en milieu aqueux évaluent l'hydratation et la viscosité de base. Ils ne permettent pas d'évaluer les interactions avec le latex, les dispersants, les pigments, les tensioactifs, les agents antimousse et les colorants.
Ne pas tenir compte de la température
L'adsorption et la viscosité de l'HMHEC peuvent diminuer à des températures plus élevées. Le formulateur doit tester le produit dans des conditions réelles de production et de stockage.
Considérer qu'une taille de particules plus importante est synonyme d'échec
Une taille de particule hydrodynamique plus importante peut résulter d'une couche de polymère adsorbée ou d'un réseau réversible utile. Le résultat doit être vérifié au moyen d'essais de stabilité, de couleur et de film.
Ajout d'une quantité excessive de HMHEC
Une formation excessive de ponts polymères peut accroître la floculation, la contrainte d'écoulement, la résistance au balayage et nuire à l'étalement. L'ajout d'une plus grande quantité d'épaississant ne garantit pas toujours une meilleure stabilité.
Mesure immédiatement après un cisaillement élevé
La structure associative a besoin de temps pour se reconstituer. La méthode d'essai doit préciser une période de récupération fixe.
Questions fréquemment posées
Qu'est-ce que le HMHEC ?
L'HMHEC est une hydroxyéthylcellulose contenant une faible quantité de groupes hydrophobes. Ces groupes créent des liaisons temporaires entre les chaînes polymères et les composants du revêtement.
Comment le HMHEC permet-il d'épaissir une peinture à l'eau ?
La chaîne principale de l'HEC s'hydrate et s'entremêle dans l'eau. Les groupes hydrophobes forment également des liaisons réversibles entre les chaînes polymères, les pigments et les particules de latex.
Le HMHEC est-il un épaississant associatif ?
Oui. Ses groupes hydrophobes créent des associations intermoléculaires qui contribuent à la rhéologie du revêtement.
Quelle est la différence entre HEC et HMHEC ?
L'HEC s'épaissit principalement par hydratation et par enchevêtrement des chaînes. L'HMHEC forme également un réseau associatif hydrophobe.
Le HMHEC est-il compatible avec le carbonate de calcium ?
Le HMHEC peut s'adsorber fortement sur le carbonate de calcium. Le résultat dépend de la taille des particules, du traitement de surface, du pH, de la teneur en sel, du dispersant et de la composition chimique du polymère.
Le HMHEC est-il compatible avec le kaolin ?
Le HMHEC peut s'adsorber sur le kaolin, mais l'interaction peut différer de celle observée avec le carbonate de calcium, car le kaolin présente une structure en plaques et un comportement différent en matière de charge de surface.
Le HMHEC présente-t-il une fluidité à cisaillement ?
Oui. Le cisaillement perturbe une partie de son réseau temporaire et réduit la viscosité. Une partie de la viscosité est rétablie lorsque le taux de cisaillement diminue.
Le HMHEC se rétablit-il immédiatement après un cisaillement ?
Pas toujours. La reconstruction du réseau prend du temps ; par conséquent, la courbe de cisaillement décroissant peut différer de la courbe de cisaillement croissant.
Quel modèle Zhiwei faudrait-il tester ?
Les grades Zhiwei HEC 30K et HEC 50K constituent des grades de référence HEC classiques utiles pour les essais d'enduction. Pour tout projet nécessitant du HMHEC, il convient de demander un grade spécifiquement certifié comme étant modifié de manière hydrophobe.
Conclusion
L'hydroxyéthylcellulose modifiée de manière hydrophobe offre des performances supérieures à celles des agents épaississants classiques utilisés en phase aqueuse.
Son squelette hydrophile s'hydrate dans l'eau, tandis que ses groupes hydrophobes forment des liaisons temporaires entre les chaînes polymères et les composants du revêtement. Le HMHEC peut également s'adsorber sur le carbonate de calcium et le kaolin et contribuer à la formation d'un réseau réversible pigment-polymère.
Ce mécanisme favorise la mise en suspension des pigments, la conservation du produit, le contrôle du débit d'application et la restauration de la viscosité. Il rend également le HMHEC sensible au type de pigment, à la taille des particules, à la température, aux tensioactifs, aux dispersants et à l'historique de cisaillement.
La société Zhiwei (Jinan) New Materials Co., Ltd. propose des grades HEC classiques, tels que le HEC 30K et le HEC 50K, destinés aux essais de viscosité des revêtements et de mise en suspension. Ces modèles constituent des références fiables permettant aux formulateurs de déterminer si un HEC classique ou un HMHEC véritablement associatif est le plus adapté.
Les clients peuvent indiquer le type de liant utilisé, la concentration volumique en pigments, les teneurs en carbonate de calcium et en kaolin, les viscosités cibles KU et ICI, la méthode d'application, la température de stockage et la composition actuelle des épaississants. L'équipe technique de Zhiwei peut alors élaborer une formulation sur mesure et un plan d'essais adapté.