Sur des nanocomposites à base de matériaux naturels

About nanocomposites based on natural materials

• Auteur / Autrice : Fabrice Giordano
• Direction : Gérard Merle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux polymères et composites
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Chambéry

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nanotechnologie

Composites

Résumé

Trois produits d'origine naturelle sont intégrés au sein d'un polymère thermodurcissable époxyde DGEBA -amine TETA, afin d'en moduler certaines propriétés. L'incorporation d'huile de soja époxydée ESO (Epoxydized Soybean Oil) a révélé le rôle multiple de cette huile végétale: diluant, plastifiant ou renfort au choc, du fait de la séparation de phase et de la formation de nodules d'élastomère de taille et de distribution uniformes. Une particularité de l'ESQ réside dans l'absence de miscibilité partielle persistante lors de la séparation de phase, ce qui est extrêmement intéressant dans le domaine des mélanges de polymères. Afin d'élaborer un matériau nanocomposite, la seconde partie de ce travail portait sur la modification de deux argiles (montmorillonites) de composition et de structure minéralogique différentes: l'une commerciale, nommée N757, et l'autre originaire des carrières vietnamiennes de la province de Lâm Đổng, dans l'optique de rendre exploitable cette dernière. Cette modification était basée sur une nouvelle méthode par pré-intercalation dans la montmorillonite de l'amine TETA, constituant même de la matrice. L'intercalation est possible par une interaction électrostatique entre TETA et les cations métalliques de la montmorillonite. Cette méthode de modification de la montmorillonite a permis l'obtention d'une exfoliation à l'échelle du groupe de feuillets. Le dernier volet de ce travail s'est attaché à intégrer, dans le nanocomposite, de la cellulose d'origine bactérienne qui se présente sous la forme d'un réseau enchevêtré de fibrilles nanométriques. L'hydrophilie de la cellulose a été compensée par un procédé nouvellement élaboré de greffage en phase gazeuse. Une étude mécanique par test EWF (Essential Work of Fracture) sur matériau vieilli a révélé la bonne adhésion entre cellulose et polymère

Ln this study, we synthesize a DGEBA- TETA epoxy system incorporating three different kinds of natural resources in order to improve some properties of pristine polymer. It has been found that introducing epoxidized soybean oil (ESO), toughens epoxy resin against shock due to its role as a diluant and plasticiser. Homogeneous distribution of elastomer nodule sizes through the phase separation effect leads to an increase in resistance to deformation and crack initiation in the epoxy resin. The lack of residual miscibility between DGEBA and ESO at the phase separation point is an interesting phenomenon, since it makes ESO an attractive product in polymer blends. The second part of this work deals with the modification of two montmorillonite smectite clays, a commercial one called N757, and another one extracted from quarries in the Vietnamese province of Lâm Dông, in order to make them exploitable for nanocomposite applications. The Montmorillonite surface modification technique used is a novel treatment by intercalation of the curing agent TETA which is based on the electrostatic interaction between the original exchangeable montmorillonite cations and TETA. The efficiency of surface modification with TETA is confirmed by the formation of an intermediate exfoliated state in the final nanocomposite. The third part of the thesis focuses on bacterial cellulose, a natural material made of a nanometric fibrillar network. To reduce the hydrophilic nature of cellulose surfaces, a novel chemical grafting process, described as a ''chromatogenic chemistry'' method, is carried out to provide stronger interfacial adhesion with the polymer. The Essential Work of Fracture (EWF) method has been used to show the efficiency of this method in the case of aged samples