Etude de mélanges de cellulose dans des solutions aqueuses de soude

par Cédric Roy

Thèse de doctorat en Physique. Science des matériaux. Rhéologie

Sous la direction de Patrick Navard.

Soutenue en 2002

à Paris, ENMP .

mots clés

• Calorimétrie différentielle
• Cellulose
• Propriété rhéologique
• Solution acqueuse
• Structure cristalline
• Soude

Résumé

La mise en solution et la mise en forme de la cellulose sont deux thèmes d'exploration scientifique intense, souvent à des fins industrielles. Parmi les solvants de la cellulose connus, les solutions aqueuses de soude représentent une solution d'avenir, moins polluante. L'aspect scientifique de notre travail concernait la structure, la dissolution et la structuration de la cellulose dans des mélanges 9% soude/eau. D'abord, le diagramme de phases des solutions soude/eau a été construit. Le système soude/eau à basse température est formé d'hydrates de soude cristallins et de glace, et d'eau amorphe non cristallisable même à-60ʿC. La structure des mélanges cellulose/soude/eau a été proposée en fonction du type de cellulose (microcristalline et pâte de bois). Dans les deux cas, deux à trois groupes hydroxyles par unité glucopyranose sont occupés par les hydrates de soude. L'écoulement et la gélification des systèmes cellulose/soude/eau ont été étudiés. Ces mélanges ont les propriétés de suspensions. La gélification a lieu à chaque température, et elle est plus rapide quand la température est plus élevée. L'aspect industriel concernait l'étude d'un nouveau procédé de fabrication d'éponges synthétiques, par traitement de cellulose dans la soude selon un cycle temps/température complexe. L'objectif était de comprendre les phénomènes physico-chimiques qui ont lieu lors de la phase de " congélation " à -18ʿC, essentielle pour obtenir des produits finis avec de bonnes propriétés mécaniques. Nous avons mis en évidence une structuration importante lors des différentes étapes de fabrication, avec une gélification des mélanges à 0ʿC, et surtout un phénomène de séparation de phases à -18ʿC. Ce phénomène entrâîne une cristallisation, responsable des propriétés des produits finis, et il est le " moteur " du procédé.

Titre traduit

Study of cellulose mixtures in aqueous soda solutions

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