éther de celluloseL'éther de cellulose est obtenu par éthérification de la cellulose à l'aide d'un ou plusieurs agents d'éthérification, suivie d'un broyage à sec. Selon la structure chimique des substituants éther, on distingue les éthers de cellulose anioniques, cationiques et non ioniques. Les éthers de cellulose ioniques comprennent principalement les éthers de carboxyméthylcellulose (CMC) ; les éthers de cellulose non ioniques comprennent principalement l'éther de méthylcellulose (MC) et l'éther d'hydroxypropylméthylcellulose (MC).HPMCLes éthers non ioniques comprennent notamment l'éther de cellulose ionique (HC) et l'éther de cellulose hydroxyéthylique (HC). Ils se divisent en éthers hydrosolubles et éthers liposolubles, principalement utilisés dans les mortiers. En présence d'ions calcium, l'éther de cellulose ionique est instable et est donc rarement employé dans les mortiers secs à base de ciment, de chaux hydratée et d'autres liants. Les éthers de cellulose non ioniques hydrosolubles sont largement utilisés dans le secteur des matériaux de construction en raison de leur stabilité en suspension et de leurs propriétés de rétention d'eau.
1. Propriétés chimiques de l'éther de cellulose
Chaque éther de celluloseElle possède la structure de base de la cellulose : une structure de glucose déshydratée. Lors de la production d'éther de cellulose, les fibres de cellulose sont d'abord chauffées dans une solution alcaline, puis traitées avec des agents d'éthérification. Les produits de la réaction fibreuse sont purifiés et broyés pour former une poudre homogène d'une certaine finesse.
Lors du processus de production du MC, seul le chlorure de méthane est utilisé comme agent d'éthérification ; en plus d'être utilisé dans la production deHPMCL'époxypropylène est également utilisé pour obtenir des substituants hydroxypropyle. Différents éthers de cellulose présentent des taux de substitution méthyle et hydroxypropyle variables, ce qui influe sur la solubilité organique de la solution d'éther de cellulose, la température de gélification thermique et d'autres propriétés.
2. Scénarios d'application de l'éther de cellulose
éther de celluloseIl s'agit d'un polymère semi-synthétique non ionique, soluble dans l'eau et dans les solvants, dont les effets varient selon les secteurs industriels. Par exemple, dans les matériaux de construction chimiques, il présente les effets composites suivants :
① Agent de rétention d'eau ② Épaississant ③ Propriétés de nivellement ④ Propriétés filmogènes ⑤ Adhésif
Dans lePVCDans l'industrie, la cellulose est utilisée comme émulsifiant et dispersant. Dans l'industrie pharmaceutique, elle sert de liant et de matériau de base pour la libération prolongée de principes actifs. Grâce à ses multiples propriétés, ses applications sont extrêmement variées. Nous nous intéresserons ci-dessous aux méthodes d'utilisation et aux fonctions de l'éther de cellulose dans divers matériaux de construction.
(1) Dans la peinture au latex :
Dans l'industrie de la peinture au latex, il est nécessaire de choisirhydroxyéthylcelluloseLa spécification générale pour une viscosité équivalente est RT30000-5000 cps, ce qui correspond à la spécification HBR250. Le dosage de référence se situe généralement entre 1,5 et 2 ‰. Le rôle principal de l'hydroxyéthylcellulose dans les peintures latex est d'épaissir la peinture, d'empêcher la gélification des pigments, de favoriser leur dispersion, d'améliorer la stabilité du latex, d'accroître la viscosité des composants et de contribuer au pouvoir couvrant. L'hydroxyéthylcellulose est facile à utiliser, soluble dans l'eau froide et l'eau chaude, et n'est pas affectée par le pH. Elle peut être utilisée sans risque pour des indices de polymérisation (IP) compris entre 2 et 12. Trois méthodes d'utilisation sont possibles : 1. Ajout direct en production : cette méthode nécessite l'utilisation d'hydroxyéthylcellulose à dissolution retardée, avec un temps de dissolution supérieur à 30 minutes. Procédure : ① Introduire une quantité précise d'eau pure dans un récipient muni d'un agitateur à haute intensité ; ② Agiter lentement et continuellement à faible vitesse tout en ajoutant progressivement et uniformément l'hydroxyéthylcellulose à la solution. ③ Continuer à agiter jusqu'à ce que toutes les particules soient humides. ④ Ajouter les autres additifs et les additifs alcalins. ⑤ Agiter jusqu'à dissolution complète de l'hydroxyéthylcellulose. Ajouter ensuite les autres composants de la formule et broyer jusqu'à obtention du produit fini. II. Préparation de la liqueur-mère : Cette méthode permet d'utiliser une liqueur-mère instantanée ayant un effet antifongique sur la cellulose. Son avantage réside dans sa grande flexibilité et sa capacité à être ajoutée directement à la peinture latex. La méthode de préparation est identique aux étapes ① à ④. III. Préparation d'une substance de type « congee » pour une utilisation ultérieure : Les solvants organiques étant de mauvais solvants (insolubles) pour l'hydroxyéthylcellulose, ils peuvent être utilisés pour préparer une substance de type « congee ». Le solvant organique le plus couramment utilisé est le liquide organique présent dans la formule de la peinture en émulsion, tel que l'éthylène glycol, le propylène glycol et l'agent filmogène (tel que l'acétate de butyle de diéthylène glycol). L'hydroxyéthylcellulose de type « congee » peut être ajoutée directement à la peinture, puis l'agitation doit se poursuivre jusqu'à dissolution complète.
(2) En grattant le mastic mural :
Actuellement, les mastics écologiques, résistants à l'eau et au frottement, sont très prisés dans la plupart des villes chinoises. Ces dernières années, en raison des émissions de formaldéhyde provenant des mastics adhésifs de construction, nocifs pour la santé, ces adhésifs étaient autrefois fabriqués par réaction acétalique entre l'alcool polyvinylique et le formaldéhyde. De ce fait, leur utilisation se réduit progressivement au profit des produits à base d'éthers de cellulose, contribuant ainsi au développement de matériaux de construction plus respectueux de l'environnement. La cellulose est actuellement le seul matériau disponible pour ces mastics. Parmi les mastics hydrofuges, on distingue deux types : les mastics en poudre et les mastics en pâte. Généralement, on utilise la méthylcellulose modifiée et l'hydroxypropylméthylcellulose, dont la viscosité se situe généralement entre 30 000 et 60 000 cP. Le rôle principal de la cellulose dans les mastics est de retenir l'eau, d'assurer la liaison et de lubrifier. En raison des différentes formulations d'enduits utilisées par les fabricants (certains contiennent du calcaire gris, du calcaire clair, du ciment blanc, etc., tandis que d'autres sont à base de gypse, de calcaire gris, de calcaire clair, etc.), les spécifications, la viscosité et le taux d'infiltration de la cellulose varient également d'une formulation à l'autre, avec un ajout général de 2 à 3 ‰. Lors de la réalisation d'enduits de grattage, l'absorption d'eau du support mural (13 % pour les murs en briques et 3 à 5 % pour le béton), combinée à l'évaporation extérieure, peut entraîner un dessèchement trop rapide de l'enduit, provoquant des fissures ou un décollement, et donc une fragilisation de sa résistance. L'ajout d'éther de cellulose permet de pallier ce problème. Toutefois, la qualité du matériau de remplissage, et notamment celle du calcaire gris, demeure primordiale. Grâce à sa viscosité élevée, la cellulose améliore la flottabilité du mastic, évite les affaissements lors de la mise en œuvre et facilite son application. L'éther de cellulose contenu dans le mastic en poudre doit être dosé correctement en usine. Sa production et son utilisation sont relativement simples, et les matériaux de remplissage et les additifs se mélangent facilement à la poudre sèche. La mise en œuvre est également aisée, et la quantité d'eau nécessaire sur le chantier dépend de la quantité utilisée.
(3) Mortier de béton :
Dans le mortier de béton, pour atteindre sa résistance finale, une hydratation complète du ciment est indispensable. En particulier lors des chantiers estivaux, où la perte d'eau du mortier est rapide, des mesures d'hydratation partielle sont mises en œuvre pour maintenir l'hydratation. Cette méthode entraîne un gaspillage d'eau et des difficultés de mise en œuvre, car l'eau reste en surface, l'hydratation interne demeurant incomplète. La solution consiste à ajouter au mortier huit agents de rétention d'eau cellulosiques, généralement de l'hydroxypropylméthylcellulose ou de la méthylcellulose, avec une viscosité comprise entre 20 000 et 60 000 cps, à raison de 2 à 3 %. Le taux de rétention d'eau peut ainsi atteindre plus de 85 %. L'application se fait en mélangeant la poudre sèche uniformément avec le mortier, puis en y versant l'eau.
(4) Dans le plâtrage, le collage et le calfeutrage du plâtre :
Avec le développement rapide du secteur de la construction, la demande en nouveaux matériaux de construction augmente de jour en jour. La prise de conscience croissante de la protection de l'environnement et l'amélioration continue de l'efficacité de la construction ont favorisé l'essor des produits à base de gypse cimentaire. Actuellement, les produits à base de gypse les plus courants comprennent le plâtre de plâtrage, le plâtre de liaison, le plâtre d'enrobage, le liant pour carrelage, etc. Le plâtre de plâtrage est un matériau de haute qualité pour le plâtrage des murs intérieurs et des dalles de toiture. Les murs ainsi enduits sont fins et lisses, sans décollement de la poudre, adhèrent fermement au support, ne se fissurent pas et ne s'écaillent pas. De plus, il offre une protection contre le feu. Le plâtre de liaison est un nouveau type de liant pour panneaux de construction légers. Composé de gypse comme matériau de base et additionné de divers adjuvants, il convient au collage de divers matériaux de construction inorganiques et se caractérise par sa non-toxicité, son inodorat, sa prise rapide et son adhérence forte. Il sert de support pour la construction de panneaux et de blocs. Le mastic de jointoiement en plâtre est un matériau de remplissage utilisé pour les joints entre plaques de plâtre, ainsi que pour la réparation des murs et des fissures. Ces produits à base de plâtre possèdent diverses fonctions. Outre le plâtre et les charges associées, les additifs à base d'éther de cellulose jouent un rôle prépondérant. Le plâtre se divise en plâtre anhydre et plâtre hémihydraté, et chaque type influence différemment les performances du produit. Ainsi, la qualité des matériaux de construction en plâtre dépend de leur pouvoir épaississant, de leur capacité de rétention d'eau et de leur capacité de retardement. Un problème courant avec ces matériaux est le creusement et la fissuration, empêchant d'atteindre la résistance initiale. Pour y remédier, il est nécessaire de choisir le type de cellulose et la méthode d'utilisation des retardateurs de prise. À cet égard, on utilise généralement du méthylméthyle ou de l'hydroxypropylméthyle à une concentration de 30 000 à 60 000 cps, avec un ajout de 1,5 % à 2 %. Parmi ces matériaux, la cellulose se distingue par ses propriétés de rétention d'eau, de retardateur de prise et de lubrification. Cependant, l'éther de cellulose ne peut être utilisé comme retardateur dans ce procédé ; il est nécessaire d'y ajouter de l'acide citrique pour le mélanger et l'utiliser sans altérer la résistance initiale. Le taux de rétention d'eau correspond généralement à la quantité d'eau perdue naturellement, sans absorption d'eau extérieure. Si le mur est sec, l'absorption d'eau et l'évaporation naturelle de la surface du support entraînent une perte d'eau trop rapide du matériau, ce qui provoque également des creux et des fissures. Ce mode d'emploi est destiné au mélange de poudres sèches. Pour la préparation d'une solution, veuillez vous référer au mode de préparation prévu à cet effet.
(5) Mortier isolant
Le mortier isolant est un nouveau type de matériau d'isolation des murs intérieurs utilisé dans les régions nordiques. Il s'agit d'un matériau composé d'isolants, de mortier et d'adhésifs. La cellulose joue un rôle essentiel dans la liaison et le renforcement du matériau. On utilise généralement de la méthylcellulose à haute viscosité (environ 10 000 eps), dosée entre 2 et 3 ‰. L'application se fait par mélange de poudres sèches.
(6) Agent interfacial
L'agent d'interface devrait êtreHPMCLe pouvoir couvrant du carrelage doit être de 20 000 cps, et celui de la colle à carrelage supérieur à 60 000 cps. L’agent d’interface doit être un épaississant, capable d’améliorer la résistance à la traction et la résistance au cisaillement. L’application d’un agent de rétention d’eau lors du collage des carreaux permet d’éviter leur décollement rapide dû à la perte d’eau.
3. Situation de la chaîne industrielle
(1) Industrie en amont
Les principales matières premières nécessaires à la productionéther de celluloseLes matières premières comprennent le coton raffiné (ou la pâte de bois) et certains solvants chimiques courants, tels que l'époxypropane, le chlorométhane, les alcalis liquides ou en paillettes, l'oxyde d'éthylène, le toluène et d'autres produits auxiliaires. Les entreprises en amont de cette industrie incluent les entreprises de production de coton raffiné et de pâte de bois, ainsi que certaines entreprises chimiques. Les fluctuations des prix des principales matières premières mentionnées ci-dessus auront un impact plus ou moins important sur le coût de production et le prix de vente de l'éther de cellulose.
Le coût du coton raffiné est relativement élevé. À titre d'exemple, concernant l'éther de cellulose de qualité construction, durant la période considérée, la part du coût du coton raffiné dans le prix de vente de cet éther était respectivement de 31,74 %, 28,50 %, 26,59 % et 26,90 %. Les fluctuations du prix du coton raffiné influent sur le coût de production de l'éther de cellulose. La principale matière première pour la production de coton raffiné est le linter de coton. Ce sous-produit de la production de coton est principalement utilisé pour la fabrication de produits tels que la pâte de coton, le coton raffiné et la nitrocellulose. Le linter de coton présente une différence significative en termes de valeur ajoutée et d'utilisation par rapport au coton, et son prix est nettement inférieur. Toutefois, il existe une certaine corrélation avec les fluctuations du prix du coton. Par conséquent, les variations du prix du linter de coton ont un impact sur le prix du coton raffiné.
Les fortes fluctuations des prix du coton raffiné auront un impact variable sur la maîtrise des coûts de production, la tarification des produits et la rentabilité des entreprises de ce secteur. Dans un contexte de prix élevés du coton raffiné et de prix relativement bas de la pâte de bois, cette dernière peut être utilisée comme substitut ou complément au coton raffiné, notamment pour la production d'éthers de cellulose à faible viscosité, tels que les éthers de cellulose de qualité pharmaceutique et alimentaire, afin de réduire les coûts. Selon les données du Bureau national des statistiques, en 2013, la superficie cultivée en coton en Chine était de 4,35 millions d'hectares et la production nationale de coton s'élevait à 6,31 millions de tonnes. D'après les statistiques de l'Association chinoise de l'industrie de la cellulose, en 2014, la production totale de coton raffiné des principales entreprises nationales atteignait 332 000 tonnes, grâce à un approvisionnement abondant en matières premières.
Les principales matières premières utilisées pour la fabrication d'équipements chimiques à base de graphite sont l'acier et le carbone graphitique. Le prix de ces matières premières représente une part importante du coût de production de ces équipements. Les fluctuations de prix de ces matières premières ont donc un impact certain sur le coût de production et le prix de vente des équipements chimiques à base de graphite.
(2) Situation de l'industrie de l'éther de cellulose en aval
éther de cellulose, en tant que « glutamate monosodique industriel », présente une faible proportion d'additifs et un large éventail d'applications, avec des industries en aval réparties dans divers secteurs de l'économie nationale.
En règle générale, les secteurs de la construction et de l'immobilier, en aval, ont une incidence sur le taux de croissance de la demande d'éther de cellulose de qualité matériau de construction. Lorsque la croissance de ces secteurs est relativement rapide, la demande d'éther de cellulose de qualité matériau de construction sur le marché intérieur augmente fortement. À l'inverse, lorsque la croissance de ces secteurs ralentit, la demande diminue, ce qui intensifie la concurrence et accélère la survie des entreprises du secteur.
Depuis 2012, malgré le ralentissement des secteurs de la construction et de l'immobilier en Chine, la demande d'éther de cellulose de qualité matériau de construction sur le marché intérieur est restée stable. Les principales raisons sont les suivantes : premièrement, l'ampleur du secteur de la construction et de l'immobilier en Chine est considérable, et la demande totale du marché est relativement importante ; deuxièmement, le principal marché de consommation d'éther de cellulose de qualité matériau de construction s'est progressivement étendu des régions économiquement développées et des villes de premier et deuxième rang aux régions du centre et de l'ouest et aux villes de troisième rang, augmentant ainsi le potentiel de croissance de la demande intérieure ; troisièmement, la quantité d'éther de cellulose ajoutée représente une faible part du coût des matériaux de construction, et la quantité utilisée par chaque client est faible. La dispersion des clients permet de générer facilement une demande rigide. La demande totale sur le marché aval est donc relativement stable ; troisièmement, les variations de prix du marché constituent un facteur important influençant la structure de la demande d'éther de cellulose de qualité matériau de construction. Depuis 2012, le prix de l'éther de cellulose de qualité matériau de construction a considérablement diminué, entraînant une baisse significative des prix des produits de moyenne et haute gamme, attirant ainsi davantage de clients, augmentant la demande pour ces produits et réduisant la demande et la marge de prix des produits modèles ordinaires.
Le niveau de développement et le taux de croissance de l'industrie pharmaceutique influenceront la demande d'éther de cellulose de qualité pharmaceutique. L'amélioration du niveau de vie et le développement de l'industrie agroalimentaire contribueront à stimuler la demande d'éther de cellulose de qualité alimentaire.
6. Tendances d'évolution de l'éther de cellulose
En raison des différences structurelles de la demande de cellulose sur le marché, une situation a émergé où des entreprises aux atouts différents peuvent coexister. Face à cette différenciation structurelle marquée de la demande, les fabricants nationaux de cellulose ont adopté des stratégies concurrentielles différenciées, s'appuyant sur leurs propres forces, tout en anticipant efficacement les tendances et les orientations du marché.
(1) Garantir la stabilité de la qualité des produits restera le principal atout concurrentiel des entreprises d'éther de cellulose.
éther de celluloseBien que représentant une part relativement faible des coûts de production dans la plupart des entreprises en aval de ce secteur, le coût de l'éther de cellulose a un impact significatif sur la qualité des produits. Les clients haut de gamme doivent réaliser des essais de formulation avant d'utiliser une marque et un modèle d'éther de cellulose spécifiques. Une fois la formule stabilisée, il est généralement difficile de remplacer les produits d'autres marques, et les exigences en matière de stabilité de la qualité de l'éther de cellulose sont encore plus élevées. Ce phénomène est particulièrement marqué dans les secteurs de pointe tels que la production à grande échelle de matériaux de construction, d'excipients pharmaceutiques, d'additifs alimentaires, de PVC, etc., tant au niveau national qu'international. Afin d'améliorer la compétitivité de leurs produits, les entreprises de production doivent garantir la stabilité de la qualité des différents lots d'éther de cellulose fournis sur le long terme, et ainsi se forger une solide réputation sur le marché.
(2) L'amélioration du niveau de technologie d'application des produits constitue l'orientation du développement des entreprises nationales d'éther de cellulose.
Grâce à la maturité croissante des technologies de production d'éther de cellulose, une maîtrise accrue des applications est essentielle pour les entreprises souhaitant renforcer leur compétitivité globale et fidéliser leur clientèle. Les entreprises renommées du secteur de l'éther de cellulose dans les pays développés privilégient une stratégie concurrentielle axée sur le ciblage de grands clients haut de gamme et le développement d'applications et d'usages en aval.éther de celluloseLes applications et les formules d'utilisation, ainsi que la configuration de gammes de produits selon différents segments d'application, facilitent leur utilisation par les clients et stimulent la demande sur les marchés en aval. La concurrence entre les entreprises d'éther de cellulose dans les pays développés s'est déplacée du produit vers la technologie d'application.
Date de publication : 31 août 2023