Adsorption comparée de molécules du type organosilane par des surfaces siliceuses

par Philippe Trens

Thèse de doctorat en Science des matériaux

Sous la direction de Renaud Denoyel.

Soutenue en 1994

à Aix-Marseille 1 .


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  • Résumé

    Nous avons effectue une etude thermodynamique de l'adsorption d'organosilanes sur des surfaces siliceuses a partir des phases gazeuse ou liquide. La premiere partie est consacree a la caracterisation de la texture des adsorbants (silice, fibres de verre destinees au renforcement des composites ou a l'isolation) par adsorption de vapeur d'eau, d'azote ou de krypton, ou par analyse thermique a vitesse de transformation controlee (atvc), eventuellement couplee a un spectrometre de masse. Un resultat marquant est la mise en evidence de l'influence de l'humidite et du gaz carbonique de l'air sur les fibres de verre d'isolation: il en resulte a la fois une augmentation de l'aire specifique par apparition d'une porosite et d'autre part la formation de sels carbonates. L'etude de l'adsorption des organosilanes (triethylsilanol, mono, di ou triethoxyalkylsilanes) sur la silice est effectuee essentiellement a partir des isothermes d'adsorption et de la mesure des enthalpies de deplacement du solvant (l'heptane) par les solutes. Grace a la preparation par atvc d'echantillons possedant un taux d'hydratation controle, le role catalytique de l'eau superficielle sur la reaction de condensation conduisant a des liaisons siloxane peut etre mis en evidence. Dans le cas d'un organosilane complexe (un aminotriethoxysilane (aps)), le role de la fonction amino est montre en solution aussi bien aqueuse qu'organique. Cette fonction peut soit s'adsorber directement sur la surface, soit catalyser la formation des liaisons siloxanes. A partir de l'etude de la reversibilite de l'adsorption de l'aminosilane et de l'utilisation de molecules sondes (pyridine et phenol), on determine la conformation des molecules d'aps adsorbees. Finalement, le bilan principal de ce travail est de permettre, par une comprehension du mecanisme de greffage, l'obtention de recouvrements controles inferieurs a la monocouche, avec des consequences previsibles sur l'adhesion ulterieure de polymeres, ou sur les proprietes de supports fonctionnalises pour chromatographie

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