Modification des propriétés de surface de poudres en lit fluidisé assisté par une post-décharge

par Lynda Aïche-Belkadi

Thèse de doctorat en Matériaux et procédés plasmas

Sous la direction de Hubert Caquineau et de Brigitte Caussat.

Soutenue en 2009

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Les corps planétaires sans champ magnétique intrinsèque, mais possédant une atmosphère, possèdent une queue magnétosphérique comme celle Cette thèse a concerné l'étude d'un procédé original de traitement de surface de poudres thermosensibles par un gaz à basse température et basse pression. Ce procédé a consisté à coupler deux technologies : un lit fluidisé gaz-solide et une post-décharge d'azote. La fluidisation assure un bon contact gaz-solide et un traitement uniforme, en induisant d'importants transferts de matière entre les deux phases. La fluidisation est assure��e par de l'azote ayant préalablement traversé une décharge micro-onde qui confère à l'azote une réactivité importante même à distance de la décharge. Dans cette étude, la hauteur du lit fixe est de l'ordre de grandeur de diamètre de la colonne de fluidisation. Cette étude a comporté deux parties : la première a consisté à greffer de nouvelles fonctions à la surface de particules de polyéthylène haute densité, à partir d'un plasma d'azote avec ou sans oxygène. La seconde a été dédiée au dépôt d'oxyde de silicium à partir de silane sur ces mêmes poudres. La première partie a montré qu'il est possible d'augmenter la mouillabilité de cette poudre de polyéthylène, naturellement hydrophobe, mais que l'efficacité du traitement dépend essentiellement de la composition chimique du gaz plasmagène. En effet, un plasma en post décharge d'azote permet d'augmenter la mouillabilité, mais uniquement par rapport à un liquide organique. Le fait d'ajouter un peu d'oxygène rend plus efficace le traitement en diminuant drastiquement l'angle de contact à l'eau. La deuxième partie a démontré la faisabilité d'un dépôt d'oxyde de silicium à basse température (<90°C), à partir de silane injecté au niveau du lit fluidisé. La continuité du dépôt et la mouillabilité de la poudre traitée augmentent avec les débits d'oxygène et de silane. Des études de vieillissement ont montré que le comportement en mouillabilité des poudres les plus couvertes est très proche de celui de la silice.

  • Titre traduit

    Surface modification polymer powders by a far cold remote nitrogen/oxygen-plasma in a fluidized bed


  • Résumé

    This work concerns the development of an original process which consists in coupling two technologies: fluidized bed and cold nitrogen remote-plasma. The main object of this work is to treat an important weight of thermo-sensitive powders at low temperature and pressure. Besides, our goal also consists in understanding the phenomenon taking place in our process. The fluidized bed is used for improving the gas-solid contact. The fluidization induces a uniform treatment, important mass and thermal transfers between the two phases. The fluidization is achieved by nitrogen, which flows previously through a microwave discharge. The microwave discharge generates chemically active species. In this study, the fixed bed height is of the order of the bed diameter. This work includes two parts: in the first one, the grafting of new chemical functions on the surface of polyethylene powders due to their exposure to a cold nitrogen remote plasma with and without oxygen is studied. The second concerns the deposition of silicon oxide on the same type of powder from silane (SiH4) and oxygen. In the first part, the wettability of polyethylene powders is increased, knowing that the polyethylene powders is naturally hydrophobic. The treatment efficiency depends essentially on the composition of the plasma gas. In fact, a pure nitrogen post-discharge can increase the wettability character of the powder, but only relative to organic liquids. Nevertheless, adding a small amount of oxygen allows reaching a better water wettability. In the second part, the feasibility of depositing silicon oxide on the surface of a polyethylene powder, using a far nitrogen/oxygen cold remote-plasma and silane in a fluidized bed is showed. The deposition occurs under the form of nodules. The powder water wettability is drastically improved by the deposition process. The hydrophilic character and the continuity of the deposit are exalted by the increase of the oxygen concentration injected in the discharge. Aging studies show that the coated-powder wettablity reaches a value similar to that of silica after a few days.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (232 p.)
  • Annexes : Bibliogr. à la fin des chapitres

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2009TOU30231
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