Dispersant à base de cellulose,Dans la production de formulations à base d’eau, les pigments, les colorants, les poudres et les particules minérales ont tendance à s’agglomérer facilement et à provoquer une sédimentation ainsi qu’une séparation de phases pendant le stockage. Les dispersants conventionnels à petites molécules présentent des inconvénients, notamment une forte irritation, une faible résistance au sel et une non-conformité aux normes environnementales. Divers dérivés de cellulose modifiés à partir de coton naturel et de pâte de bois sont devenus des stabilisateurs de dispersion biosourcés et respectueux de l’environnement largement utilisés, grâce à leur structure colloïdale en réseau tridimensionnel combinant encombrement stérique et répulsion électrostatique.

Tout d'abord, les deux principaux mécanismes d'action de la cellulose en tant qu'agent dispersant

1. Isolation due à l'encombrement stérique (capacité de dispersion du noyau)

Les chaînes moléculaires de cellulose s'étirent complètement dans l'eau, adsorbent et encapsulent des particules solides telles que le dioxyde de titane, les colorants, le graphite et les protéines. Une couche protectrice polymère se forme à la surface des particules afin de séparer physiquement les poudres et d'empêcher leur adsorption mutuelle et leur agglomération, ce qui résout de manière fondamentale les problèmes d'agglomération et de sédimentation des suspensions.

2. Stabilisation des suspensions colloïdales à réseau tridimensionnel

Une structure réticulaire thixotrope réversible se forme après hydratation. Elle s'écoule et se disperse sous l'effet d'un léger cisaillement, tandis qu'au repos, le réseau immobilise les particules fines, assurant ainsi un équilibre entre la fluidité de mise en œuvre et la stabilité de stockage à long terme. Le composé ionique CMC porte des charges négatives supplémentaires qui génèrent une répulsion électrostatique, améliorant ainsi considérablement les performances de dispersion dans les systèmes à forte teneur en sel.

D'autre part, comparaison des performances de dispersion de 5 types courants de cellulose

1. Par exemple, la cellulose microcristalline colloïdale CMCC (composé de MCC et CMC, dispersibilité globale optimale)

• Il peut être utilisé comme stabilisateur de dispersion principal et constitue le choix privilégié dans tous les secteurs d'activité.
• Le MCC standard pur est insoluble dans l'eau et ne gonfle qu'après avoir absorbé de l'eau. Modifié par un procédé de co-traitement, le CMCC forme, après hydratation, un réseau de nano-microfibrilles présentant une double fonction d'isolation physique et de dispersion électrostatique faible.
• Avantages : résistance au sel, aux acides et aux alcalis ; absence de séparation de phases dans les systèmes transparents, absence de « yeux de poisson » dans le gel, dispersion fine de la poudre sans texture granuleuse
• Inconvénients : aucun effet dispersant dans les systèmes à base d'huile pure ; compatible uniquement avec les formules entièrement à base d'eau
• Applications : boissons haut de gamme, suspensions pharmaceutiques, pâtes colorantes à base d'eau, pâtes d'impression textile

2.CMC Carboxyméthylcellulose sodique (type anionique à dispersion à haute charge)

• Le dispersant de référence pour les systèmes industriels à forte teneur en sel, offrant un excellent rapport qualité-prix.
• Il s'agit de la seule cellulose ionique, qui contient de nombreux groupes chargés négativement sur ses chaînes moléculaires, ce qui entraîne une forte répulsion électrostatique et lui confère d'excellentes propriétés de dispersion pour les colorants et les charges inorganiques.
• Avantages : faible coût, dissolution rapide, bonne fluidité des grades à faible viscosité, adapté aux boues industrielles à fort tonnage
• Inconvénients : la viscosité diminue fortement dans les milieux fortement alcalins ; faible tolérance aux concentrations élevées d'ions calcium et magnésium
• Applications : Impression textile, glaçures céramiques, suspensions pour anodes de batteries au lithium, lessives, dispersion de sous-couche pour revêtements

3.HMHEC Hydroxyéthylcellulose associative (HEC modifiée de manière hydrophobe)

• Dispersant rhéologique spécial destiné aux revêtements et aux produits de soins personnels haut de gamme
• Grâce à sa double structure composée de chaînes principales hydrophiles et de chaînes latérales alkyle hydrophobes, il permet de disperser les pigments, les huiles de silicone et les graisses, tout en résistant aux éclaboussures et à l'affaissement.
• Avantages : résistant aux tensioactifs, stable sur une large plage de pH, améliore la résistance à l'eau des films de peinture et empêche la sédimentation pendant le stockage
• Inconvénients : sa capacité de dispersion seule est inférieure à celle des produits CMC et CMCC ; il agit davantage comme un additif combiné assurant à la fois la dispersion, l'épaississement et la modification rhéologique.
• Applications : peintures au latex pour l'intérieur et l'extérieur, revêtements pour bois à base d'eau, produits haut de gamme sans sulfate pour les cheveux et le corps

4. Hydroxyéthylcellulose HEC classique (additif non ionique à usage général pour l'épaississement et la dispersion)

• Cellulose non ionique de base pour laquelle la dispersion n'est qu'une fonction secondaire ; ses fonctions principales sont l'épaississement et la rétention d'eau. Elle n'offre qu'un effet de suspension auxiliaire modéré et ne peut à elle seule désagréger les poudres agglomérées ; elle doit donc être associée à des dispersants anioniques.

5. Cellulose microcristalline MCC pure (ne peut pas être utilisée seule comme agent dispersant principal)

• Le MCC pur est insoluble dans l'eau et sert uniquement d'agent anti-agglomérant dans les systèmes à base de poudre sèche. Dans les systèmes à base d'eau, il se contente de mettre en suspension des particules prédispersées sans être capable de briser les agglomérats de poudre. Il doit être mélangé à du CMC pour produire de la cellulose microcristalline colloïdale CMCC afin d'assurer des fonctions de dispersion.