Etude rhéologique et optique de suspensions aqueuses de laponite

par Stéphane Cocard

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Jean-François Tassin.

Soutenue en 1999

à Le Mans .


  • Résumé

    La laponite, une argile de synthese de la famille des montmorillonites, se presente sous la forme de particules nanometriques discotiques (30 nm de diametre et 1 nm d'epaisseur) dont les faces sont chargees negativement, en suspension dans l'eau. Ce materiau peut etre considere comme un colloide anisotrope modele. Dans le cadre de ce travail, nous avons etudie l'agregation de ces particules en suspension, a l'equilibre mecanique, qui conduit a une transition sol-gel lorsque la concentration ou la force ionique augmentent. A l'etat de gel, ces suspensions possedent un caractere thixotrope, dont la caracterisation et la comprehension constituent le second objectif de ce travail. La diffusion statique et dynamique de la lumiere a ete utilisee pour caracteriser la cinetique de croissance et la taille des agregats en milieu tres dilue ainsi que la formation d'un gel dans les milieux plus concentres. Les agregats sedimentent lorsque l'agregation a lieu en milieu tres dilue. La structure fractale des agregats a pu etre etablie et il a ete montre que les agregats sedimentent en milieu tres dilue (c < 0. 35%). L'ecoulement du materiau sous forme de sol ou de gel a ete etudie par rheometrie classique et optique sous cisaillement. Les suspensions a l'etat de sol ou de gel presentent une birefringence importante sous cisaillement qui a ete attribuee a l'existence de grands agregats. La transition sol-gel se manifeste par l'apparition d'une contrainte seuil. L'etude de la loi tensio optique a montre des limites d'application et une dependance du coefficient tensio optique avec la concentration et la force ionique qui confirme le role des agregats dans la reponse optique. Les gels ont fait l'objet d'une etude approfondie et variee par rheometrie optique en regime transitoire. La relaxation de la birefringence et de l'angle d'orientation a partir du regime stationnaire a montre l'existence d'une distribution d'agregats dont la taille moyenne diminue lorsque le taux de cisaillement augmente. A l'arret du cisaillement apres destructuration de l'echantillon, la connexion rapide entre les agregats a ete demontree par l'evolution de diverses grandeurs accessibles par rheometrie optique. A l'issue de ces resultats un schema de structure et de comportement sous cisaillement a ete propose.


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Informations

  • Détails : 258 p.

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  • Bibliothèque : Le Mans Université (Le Mans). Service commun de documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : ThS 2488
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