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Thèse soutenue

Membranes asymétriques à base d'un polyimide fluoré : relation entre conditions d'élaboration, morphologies et performances en perméation gazeuse

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Auteur / Autrice : Nathalie Leblanc
Direction : Guy Muller
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie des polymères
Date : Soutenance en 2000
Etablissement(s) : Rouen

Résumé

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Dans le domaine de la séparation gazeuse, les procédés membranaires ne sont devenus compétitifs économiquement qu'après le développement des membranes polymères asymétriques hautement perméables. Néanmoins, cette technologie nécessite le développement de nouvelles membranes polymères possédant une sélectivité plus élevée que les membranes disponibles actuellement. Or, ces deux propriétés fondamentales nécessaires à une séparation de gaz optimale sont antagonistes. Un compromis doit donc être trouvé. Les propriétés finales de la membrane (résistance mécanique, thermique et chimique) dépendent des caractéristiques intrinsèques du matériau de départ et des relations existant entre sa structure chimique et sa perméabilité aux gaz. Notre choix s'est porté sur un polyimide, le 6FDA-mPDA, dans lequel la présence de groupements CF3 offre un bon compromis entre perméabilité et sélectivité. L'élaboration des membranes asymétriques résulte d'une transformation par inversion de phases. Dans notre cas, cette technique transforme une solution homogène à deux constituants (polymère et solvant) en un milieu biphasique à trois constituants par l'addition d'un non-solvant. Pendant ce processus, la nature du non-solvant, du solvant, et la concentration en polymère dans la solution initiale influencent directement le mécanisme de formation de la membrane et lui confèrent ses propriétés. La classification des non-solvants et des solvants a été réalisée par la construction de diagrammes de phases et la détermination des paramètres d'interaction x. La visualisation des coupes transversales des membranes asymétriques par microscopie électronique à balayage et l'étude de la perméation de deux gaz (N2, CO2) à travers ces membranes ont montré la relation existant entre les conditions d'élaboration et les caractéristiques des membranes asymétriques. L'influence de l'évaporation préalable du solvant avant l'immersion et de mélanges de solvants ont également été montrées.