Rheologie de suspensions aqueuses d'une argile fibreuse : la sepiolite

par GENEVIEVE FUSELLIER

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Albert Magnin.

Soutenue en 1997

à l'INP GRENOBLE .

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  • Résumé

    La sepiolite est une argile naturelle qui se presente sous forme de fibres. Si a l'etat naturel ces fibres sont agglomerees en paquets, les ultrasons permettent de les disperser dans l'eau en cassant ces paquets. Les suspensions de fibres ainsi obtenues se situent dans un domaine experimental tres peu etudie, puisqu'a la limite superieure du domaine collodal du fait de leur taille (longueur 600nm, diametre 30nm). Apres une presentation des particules et de leur caracteristiques physico-chimiques, la description des interactions entre des fibres collodales montre que la theorie dlvo predit des forces purement repulsives entre les fibres de sepiolite. La bibliographique rappelle les nombreuses experiences et theories sur les fibres diluees non collodales, et analyse les rares resultats sur le comportement des suspensions de fibres collodales et de sepiolite. Puis, les proprietes rheometriques de ces suspensions sont etudiees. Les principales caracteristiques rheologiques ont ete identifiees. Il a ete mis en evidence une fraction volumique critique (0,07%) qui separe les domaines dilue et semi-dilue. Les suspensions obtenues sont newtoniennes dans le domaine dilue. Dans le domaine semi-dilue, ce sont des gels viscoelastiques thixotropes. Dans ce domaine, trois regimes d'ecoulement ont ete mis en evidence en fonction du gradient de cisaillement moyen. Simultanement, des mesures physiques (diffusion aux petits angles de rayon x, neutron ou lumiere ainsi que birefringence) ont donne une image de la structure au repos ou sous cisaillement. La diffusion montre que l'on observe pour toutes les longueurs d'onde des objets isoles qui peuvent s'orienter sous cisaillement pour les plus petits d'entre eux. La birefringence confirme l'absence de relaxation apres l'arret du cisaillement dans le domaine semi-dilue. Enfin, une proposition d'analyse de la structure et du comportement rheologique est avancee sur la base des resultats experimentaux.


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  • Détails : 186 P.
  • Annexes : 65 REF.

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