Elaboration de nanocomposites photopolymères à base d’oxyde de fer et d’argile

Elaboration of photopolymear nanocomposites based on of iron oxide and clay

• Auteur / Autrice : Bassam Tarablsi
• Direction : Céline Croutxé Barghorn
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Mulhouse

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oxydes de fer

Matériaux hybrides

Résumé

Au cours de ce travail, nous avons préparé des nanocomposites magnétiques constitués de nanoparticules de maghémite modifiées en surface, dispersées dans une matrice photopolymère renforcée ou non par des argiles. Les nanoparticules de maghémite ont été synthétisées selon le procédé décrit par Massart ou Bee. La compatibilité de ces particules avec la matrice polymère a été apportée par l'immobilisation de différents organosilanes à la surface des nanoparticules de maghémite selon deux voies thermiques différentes. L'état de dispersion de ces particules dans différents monomères photopolymérisables a été caractérisé et étudié afin d'obtenir, après photopolymérisation, le nanocomposite final. Une étude cinétique de la réaction de photopolymérisation a été menée avec ou sans les nanoparticules de maghémite fonctionnalisées. Les propriétés mécaniques et les propriétés de surface de ces nanocomposites obtenus ont été évaluées. L'incorporation de montmorillonite exfoliée par les nanoparticules de maghémite dans la matrice photopolymère a été également étudiée et la cinétique comparée avec le premier nanocomposite préparé. L'exfoliation partielle de la montmorillonite a été réalisé grâce à un procédé intitulé "in-situ": les cations compensateurs (Na+) de la montmorillonite ont été échangés contre des cations Fei+. La transformation des cations Fei+ en maghémite a ensuite été réalisée en deux étapes. Les résultats finaux montrent que l'ajout de nanocharges (nanoparticules de maghémite seule ou avec de la montmorillonite exfoliée) n'influe pas la cinétique de polymérisation et améliore les propriétés mécaniques des nanocomposites fmaux.

In this work, nanocomposites of photopolymer-oxide and photopolymer-oxide-MMT (oxide: nanoparticles of yFe2O3, MMT: montmorillonite) were prepared by photochemical procedure. Conceming the first on (photopolymer-oxide), the maghemite nanoparticles were synthesized according to the process described by Massart. The compatibility of these particles with the polymeric matrix was obtained by immobilization of MPDMS at their surface using a thermic procedure. Conceming the second one, the mixture of different nanofillers (nanofillers mixture yFe2O3-MMT) were prepared by a new method based on the ion exchange reaction and different chemical and thermal treatments. The incorporation of both nanofillers in the diacrylate photopolymeric matrix was studied and optimized. A kinetic study of the photopolymerization reaction in presence of both nanofillers was also performed by FTIR spectroscopy. The addition of both nanofillers did not effect significantly the polymerization kinetics in thin films (10µm) at nanofillers concentration up to 2 wt%. It was found that nanocomposites had a came photopolymerization rates in comparison with pure diacrylate. The experimental results showed that photopolymer-oxide-MMT nanocomposite can improve by 66% the mechanical properties (E').