Stabilisation sterique de petites particules de silice monodisperses en solvant organique par greffage de longues chaines de polydimethylsiloxane et applications

Steric stabilization in organic solvent of small monodisperse silica particles by grafting of long polydimethylsiloxane chains and applications

• Auteur / Autrice : Jean-Christophe Castaing
• Direction : Loïc Auvray
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Notre etude porte sur des particules de silice de 150 a de rayon stabilisees en solvant organique par greffage covalent de longues chaines de polydimethylsiloxane. Le cur de silice est synthetise par la methode de stober. Nous montrons que la reactivite des silanols de surface depend de la taille des particules, ce qui rend necessaire dans notre cas de catalyser la reaction d'accrochage du polymere. Les conditions de stabilite de la suspension pendant la reaction ainsi que les moyens de controler la masse de pdms greffe par particule sont analyses. La mesure de la quantite de polymere attachee est faite par spectroscopie d'absorption infra-rouge. La structure de la couronne de pdms est etudiee par diffusion de neutrons aux petits angles: l'epaisseur de la couche est typiquement de 350 a, le profil de concentration en monomeres est progressivement decroissant avec la distance au centre. En changeant la composition isotopique du solvant il est possible d'observer selectivement la diffusion du cur ou de la couronne des colloides. Ce procede est utilise pour determiner la quantite de polymere greffe, valeur qui est en accord avec les mesures d'infra-rouge. Cette description de la structure est coherente avec les proprietes rheologiques des suspensions diluees, qui se situent entre celles de polymeres lineaires et celles de spheres dures. En suspension concentree se produit un phenomene de pontage entre les particules de silice recouvertes de polymere. Des mesures de rheologie ont permis de determiner la cinetique de ce processus ainsi que le seuil a partir duquel il se manifeste. Des essais de traction realises sur des materiaux formes en sechant une suspension ont montre qu'ils sont fortement extensibles et qu'ils ont un module elastique important dans la limite des grandes fractions volumiques en silice, proches de celle a l'empilement compact