Élaboration de nouveaux procédés de synthèse et caractérisation de talcs sub-microniques : de la recherche fondamentale vers des applications industrielles

Development of new synthetic methods and characterization of submicron talc : from basic research to industrial applications

• Auteur / Autrice : Angela Dumas
• Direction : François Martin, Christophe Le Roux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Cristallochimie et minéralogie
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cristallochimie

Talc

Composites

Mots clés libres

Talc

Procédé de synthèse

Cristallochimie

Particules submicroniques

Résumé

Cette thèse s'inscrit dans le processus général d'innovation dans le domaine des matériaux composites. Financée par le projet ANR NANOTALC, elle a permis de réaliser des avancées considérables dans la procédure de production de nouvelles nanocharges minérales de type talc. Le procédé de synthèse du talc a été revisité dans le but de le rendre compatible avec des exigences industrielles en termes de rendement et d'efficacité. Ce procédé supplante les précédents en ce qu'il permet l'obtention d'un produit 100% talc avec un gain de temps et un gain de cristallinité tout en respectant quelques principes de la chimie verte. La caractérisation cristallochimique du nouveau talc synthétique a permis l'obtention de nouvelles signatures spectrales liées aux dimensions submicroniques, qui permettent par ailleurs de comprendre désormais certains comportements énigmatiques de poudres naturelles. Le talc synthétique issu de ce nouveau procédé se distingue de son homologue naturel par sa taille submicronique, sa pureté chimique et minérale mais aussi par son caractère hydrophile, caractère amplifié par l'abondance de bordures latérales porteuses de fonction silanols. Cette thèse retrace aussi les différentes techniques testées pour optimiser ce procédé et propose une nouvelle solution technique pour transposer la synthèse à une échelle semi-industrielle.

This thesis takes part of the general process of innovation in the domain of composite materials. The funding by the ANR NANOTALC project allowed significant progress in the process of production of new talc-like mineral nanofillers. The talc synthesis process has been revised in order to achieve compatibility with industrial requirements in terms of performance and efficiency. This new process replaces the previous ones since it saves time, leads to a 100% talc product having a high crystallinity, in the respect of few principles of the green chemistry. The crystal-chemistry characterization of the new synthetic talc shows new spectral signatures related to nanoscale dimensions, which allow also understanding of some until now unexplained behavior of natural powders. The synthetic talc derived from this new process differs from its natural counterpart in its submicron size, its chemical and mineral purity and also in its hydrophilic character, which is enhanced by the abundance of particle edges bearing silanol functions. This thesis also describes the various techniques tested to optimize this process and provides a new technical solution for the implementation of the synthesis on a semi-industrial scale.