Etude des relations structure-proprietes rheologiques de suspensions concentrees de spheres molles

par CECILE RAQUOIS

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de J.-F. TASSIN.

Soutenue en 1996

à Le Mans .


  • Résumé

    Les etudes ont porte sur des systemes modeles de particules reticulees de taille de l'ordre du dixieme de micron, obtenues par polymerisation en emulsion, sechees et dispersees dans un bon solvant. Le gonflement qui en resulte permet de les qualifier de spheres molles. Les conditions de synthese permettent de faire varier la taille, la durete et l'homogeneite des particules. Seize types de particules ont ete etudiees, de facon a analyser l'influence des differents parametres. Dans chaque cas, une caracterisation physico-chimique (viscosite intrinseque, diffusion statique et dynamique de la lumiere) a permis de verifier le caractere monodisperse des particules, de definir leur structure comme des spheres chevelues et d'en preciser leurs dimensions. Le comportement rheologique a ete caracterise en cisaillement, en regime stationnaire, entre 10#-#2 et 10#3 s#-#1 et en regime dynamique dans le domaine lineaire entre 10#-#1 et 10#2 rad/s. Un changement de comportement (existence d'une contrainte seuil, rheofluidification marquee, modules elastiques peu dependants de la frequence) apparait lorsque la concentration atteint une valeur critique (c*) correspondant a un empilement compact des spheres. L'etude du comportement des systemes met en evidence l'influence de la taille des particules, de leur durete, de l'homogeneite de leur structure et de la presence d'especes lineaires non liees enchevetrees dans le reseau de la particule et susceptibles de s'en extraire en bon solvant. Une etude par rheometrie optique a permis de montrer que, sous cisaillement, les particules se deforment moderement (20% au maximum) et s'orientent a un angle legerement inferieur a 45 par rapport aux lignes de courant. La loi tensio-optique est mise en defaut sur ce type de systemes des que la concentration est superieure a c*. On montre par exemple, qu'il existe une contrainte minimale necessaire pour provoquer l'ecoulement du fluide sans pour autant generer de birefringence. Cette contrainte est en bon accord avec la contrainte seuil mesuree independamment. Ces etudes permettent de proposer une description qualitative de l'ecoulement de ces systemes. En particulier, en regime concentre, l'ecoulement implique une compression des particules, qui liberant du solvant, cree des films lubrifiants entre les couches de particules. Il en resulte un ecoulement homogene contrairement a d'autres systemes colloidaux de spheres dures


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Informations

  • Détails : 258 P.
  • Annexes : 115 REF.

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  • Bibliothèque : Le Mans Université (Le Mans). Service commun de documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.S.2146
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