Interactions de nouveaux copolymeres dispersants dans des suspensions aqueuses de gypse. Application aux proprietes rheologiques de suspensions concentrees

Interactions of new copolymers as dispersing agents in gypsum aqueous suspensions. Application to rheological properties of concentrated suspensions

• Auteur / Autrice : CHRISTINE TERREAU
• Direction : Alain Foissy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Besançon

Résumé

L'adsorption des polymeres ionises sur les surfaces minerales est tres sensible a la presence d'ions simples dans la solution. Dans certains cas ceux ci peuvent entrer en competition avec les segments du polymere pour occuper les sites de surface ou au contraire ils peuvent en faciliter l'adsorption en jouant le role d'ecranteur des interactions electrostatiques. La comprehension des phenomenes d'adsorption et les proprietes des couches adsorbees, dont dependent les forces interparticulaires et les proprietes rheologiques, passent donc par un examen exhaustif des deplacements ioniques elementaires entre la surface du mineral et la solution. C'est sur cette base que nous avons developpe notre etude. Dans une premiere partie nous analysons les interactions entre gypse et solution aqueuse. Les equilibres de solubilisation et les proprietes electrocinetiques sont decrits en detail en fonction du ph et de la composition du milieu. Des analyses potentiometriques couplees a des simulations de titrage sur ordinateur mettent en evidence l'influence des cations sur les proprietes acides des molecules. On montre aussi clairement l'effet sur ces proprietes des interactions entre les groupements fonctionnels d'une meme chaine. Cette partie de l'etude est facilitee par la fabrication de copolymeres elementaires (ne comportant qu'un seul type de groupement fonctionnel) et de copolymeres mixtes. Les analyses d'adsorption ont ete conduites sur le gypse et sur un materiau de reference (dioxyde de titane). Les effets specifiques des cations sont decrits par des experiences en presence de sodium, de calcium et de plusieurs ions organiques. Les resultats demontrent clairement le mode de fixation des copolymeres par l'intermediaire du groupement phosphate. On montre aussi comment la prise en compte du rapport surface/volume permet de rendre coherents les resultats d'adsorption a differents extraits secs. L'etude des proprietes rhelogiques des suspensions concentrees de gypse manifeste un comportement epaississant important a haut gradient de vitesse qu'on attribue au caractere anisotrope des aiguilles de gypse. Les proprietes observees en fonction de la composition de la couche de polymere adsorbe sont expliquees par la structuration de cette couche et par l'apparition dans certains cas d'un caractere hydrophobe. Dans l'ensemble, cette etude demontre l'interet d'associer les analyses rheologiques macroscopiques et les analyses chimiques a un niveau moleculaire