Caractérisation de la surface des noirs de carbone : nouveau modèle de surface et implications pour le renforcement

par Emmanuel Custodéro

Thèse de doctorat en Chimie - Physique

Sous la direction de Jean-Baptiste Donnet.

Soutenue en 1992

à Mulhouse .

mots clés

• Noir de carbone
• Élastomères
• Caoutchouc -- Renforcement
• Chromatographie en phase gazeuse
• Microscopie tunnel à balayage

Résumé

Le renforcement est l'amélioration des propriétés utiles d'un élastomère. Le noir de carbone est l'agent renforçant le plus utilisé, mais son mode d'action est encore inconnu. Des noirs de carbone modifiés chimiquement (réduction par LiALH4, oxydation par K2S2O8 et par l'air à 450°C, greffage) et physiquement (traitement thermique de 1700 à 2700°C, oxydation par HNO3, broyage). Tous les noirs de carbone ont été caractérisés chimiquement et physiquement. Les distributions de sites en énergie des noirs de carbone modifiés ont été déterminées par chromatographie gazeuse inverse. Ces distributions sont la somme de trois composantes : celle des plans graphitiques (16 kJ/moL), des défauts et des fonctions (40 kJ/moL). La microscopie à effet tunnel a montré que la surface des noirs de carbone est constituée par la superposition de fins de plans graphitiques qui présentent une structure en écailles. Un modèle de surface et de formation proche de celui des fullerènes est proposé. Certains noirs de carbone modifiés ont été testés en mélange et un nouveau modèle de renforcement prenant en compte la rugosité de surface est présenté

Titre traduit

Surface characterization of carbon black. A new surface model and its involvement in elastomer reinforcement

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