Nouvelles formulations thermoplastiques ou réactives de revêtements nanocomposite à base de silicates lamellaires

par Denise Burgentzlé

Thèse de doctorat en Matériaux polymères et composites

Sous la direction de Jannick Duchet-Rumeau et de Jean-François Gérard.

Soutenue en 2003

à Lyon, INSA , dans le cadre de Ecole Doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne) , en partenariat avec IMP-LMM - Laboratoires des Matériaux Mineraux (Lyon, INSA) (laboratoire) .

mots clés

• Rhéologie
• Bentonite
• Silicates
• Composites
• Revêtements

Résumé

Cette thèse consiste à formuler de nouveaux revêtements nanocomposite à partir de polymères ou d'une polymérisation in-situ de monomères, en solution. La caractérisation des intéractions développées dans les suspensions argile/solvant montre que le gonflement macroscopique s'effectue par percolation de 3-4 nanofeuillets et qu'une tension superficielle élevée du solvant est nécessaire pour obtenir un gonflement interfoliaire remarquable. Des liaisons chimiques ou physiques avec le monomère peuvent influencer la cinétique de réaction. La morphologie finale, analysée par RX, TEM et AFM, montre que la dispersion des feuillets dépend de l'argile, des interactions et de la diffusion dans le système. L'étude des propriétés thermomécaniques met en évidence une barrière aux solvants créée par les feuillets. Un renforcement via la formation d'un réseau argile/polymère est observé, toutefois la dispersion à l'échelle microscopique semble également déterminer les propriétés du nanocomposite.

Titre traduit

= New formulations of thermoplastic or reactive nanocomposite coatings from lamellar silicates

Résumé

In this study, new nanocomposite coatings were formulated from a polymer solution or from in-situ polymerisation between monomers. The characterization of the interactions between solvent molecules and organophilic clay has demonstrated that the macroscopic swelling results from the percolation of small tactoids. Furthermore, high surface tension solvents are necessary to obtain an efficient interlamellar swelling. Some preferential interactions with the monomer lead to chemical or physical bonds, which may have an influence on the reaction kinetic. The final dispersion states analyzed by X-ray diffraction, TEM and AFM, confirm the clay dispersion depends on the clay, the interactions and diffusion in the system. The study of thermomecanical properties has demonstrated that clays act as solvents barrier. A thermoplastic matrix reinforcement is observed thanks to the clay/polymer network formation, but the microscopic state of dispersion seems to determinate the nanocomposite properties.