Etude par chromatographie gazeuse inverse des propriétés de surface de silices pyrogéniques modifiées par silanisation contrôlée par le triméthylchlorosilane : topologie superficielle des silices pyrogéniques

Inverse gas chromatography study of the surfaces properties of pyrogenic silica samples modified by controled silanization with trimethylchlorosilane surface topology of pyrogenic silicus

• Auteur / Autrice : Abdelhalim Khalfi
• Direction : Eugène Papirer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie - Physique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Mulhouse

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chromatographie en phase gazeuse

Surfaces

Silice

Résumé

La silice, renfort de choix des poly(diméthylsiloxane), permet d'accroître leurs propriétés mécaniques et leur durée de service. Toutefois, l'addition de silice aux caoutchoucs silicone non réticulés s'accompagne de phénomènes parasites qualifiés de structuration. Ils se traduisent par une évolution indésirable des propriétés du mélange au cours du stockage entraînant ainsi un durcissement qui rend alors impossible la mise en œuvre ultérieure du matériau. Il est possible de pallier à cet inconvénient en traitant superficiellement la silice avec des organosilanes, afin de minimiser l'adsorption irréversible du polymère. C'est cette possibilité que nous avons examinée en évaluant l'évolution des propriétés superficielles des silices traitées par silanisation contrôlée par le triméthylchlorosilane, en fonction d'une part du taux de greffage (taux de recouvrement de la surface par les groupements triméthylsilyle) et d'autre part, de la morphologie de la surface d'une silice non microporeuse et d'une silice microporeuse. L'originalité de la présente étude est de considérer les étapes qui progressivement amènent au recouvrement optimal de la surface de la silice. En suivant pas à pas ce recouvrement, grâce à la chromatographie gazeuse inverse (CGI) qui est très sensible aux modifications superficielles locales, à l'échelle moléculaire, nous avons montré que le recouvrement ne suit pas une loi monotone. Tout au contraire, des singularités apparaissent pour des taux de recouvrement bien précis (25% et 50%). Ces taux particuliers s'expliquent par des inversions de populations de sites d'adsorption révélés par CGI et confirmés par modélisation sur ordinateur. En ce qui concerne l'influence de la morphologie de la surface de la silice, les différences d'état de surface de silices microporeuses, par rapport aux silices non microporeuses, sont facilement mises en évidence et s'expliquent par les différences de leurs conditions de formation lors de l'hydropyrolyse du tétrachlorure de silicium. Enfin, l'étude de la mouillabilité des silices silanisées et de la viscosité dynamique de suspensions de silice silanisée dans les huiles silicone démontre que les singularités notées à l'échelle moléculaire ont des répercussions sur le comportement macroscopique des silices modifiées.