Etude rhéologique de suspensions aqueuses diluées et concentrées de plaquettes d'argile colloidales : effets de l'adsorption de polymères associatifs

par Frédéric Bossard

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Michel Moan.

Soutenue en 2001

à Brest .

mots clés

• Suspensions (chimie)

Résumé

Plusieurs types d'interactions gouvernent les propriétés rhéologiques des suspensions aqueuses contenant des polymères : des interactions entre particules (volume exclu, électrostatiques), entre particules et chaines polymère (adsorption) et entre chaines polymère (stériques, enchevêtrements). Ce travail a pour but d'étudier l'influence de ces différentes interactions sur le comportement rhéologique de suspensions d'argiles et de relier ce comportement à leur microstructure. L’étude en régime dilué porte sur une argile de synthèse, la laponite. En régime concentré, nous avons utilise le kaolin. Les deux polymères de l'étude sont dérives de la gomme guar : un polymère associatif hydrophobe et son précurseur non modifie hydrophobiquement. En régime dilué, le paramètre de l'étude est la concentration en polymère. La comparaison des résultats d'adsorption, de sédimentation et de viscosimetrie a permis de mettre en evidence le role des groupes hydrophobes dans la sedimentation et la stabilisation des suspensions. En régime concentré, nous avons fait varier tout d'abord la fraction volumique et la force ionique. Des observations en cryomeb montrent que les plaquettes d'argile s'organisent en domaines orientés. La structure nématique locale est due aux fortes interactions de volume exclu entre les plaquettes. Cette étude a également montré l'importance des interactions électrostatiques répulsives entre les plaquettes. Deux échelles de description ont été mises en avant pour interpréter le comportement rhéologique des suspensions concentrées. L’échelle de la plaquette et celle des domaines sont respectivement adaptées pour discuter le comportement viscoélastique linéaire et non-linéaire.

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