Synthèse in situ de nanocomposites par chimie sol-gel non-hydrolytique en voie fondu

In situ synthesis of nanocomposites by non-hydrolytic sol-gel chemistry in molten state

• Auteur / Autrice : Manon Besançon
• Direction : Véronique Bounor-Legaré, Éliane Espuche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux
• Date : Soutenance le 04/06/2020
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ingénierie des Matériaux Polymères (Auvergne Rhône-Alpes ; 2007-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Véronique Bounor-Legaré, Éliane Espuche, Michel Bouquey, Jocelyne Brendlé, Philippe Cassagnau, Hubert Mutin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michel Bouquey, Jocelyne Brendlé
• DOI : 10.70675/18df00d8z85acz4436zacb7ze47f57c248af

Mots clés

Mots clés contrôlés

Extrusion réactive

Matériaux hybrides

Procédé sol-gel

Composites polymères

Mots clés libres

Composites polymères

Sol-gel non-hydrolytique

Dioxyde de titane

Phosphonate métallique

Extrusion réactive

Polymer composite

Non-hydrolytic sol-gel

Titanium dioxide

Metal phosphonate

Reactive extrusion

Résumé

Les nanocomposites suscitent un grand intérêt dû aux propriétés remarquables pouvant être apportées aux systèmes à base de polymère par les nanocharges. Une voie d’élaboration classique des nanocomposites est la dispersion des nanocharges dans le polymère en voie fondu. Cependant, cette voie d’élaboration a deux inconvénients majeurs : l’agglomération des nanocharges ainsi que les controverses sur leur manipulation. Pour répondre à ce problème, une autre approche a été développée ces dernières années et consiste à synthétiser les nanocharges in situ dans le polymère fondu par le procédé sol-gel. Néanmoins, dans des matrices polymères apolaires, les interactions entre les charges comportant des groupements hydroxyle de surface et la matrice ne sont pas favorisées. L’approche développée dans ce travail est l’utilisation de la chimie sol-gel nonhydrolytique pour la synthèse des charges en voie fondu. L’avantage de ce procédé est l’utilisation d’un donneur d’oxygène autre que l’eau et la capacité à jouer sur la taille et la morphologie des charges synthétisées. Des synthèses de dioxyde de titane et de phosphonates de titane lamellaires ont été effectuées en milieu fondu. Différents précurseurs ont été utilisés afin d’optimiser les interactions entre les charges et la matrice polymère. L’influence de la nature du polymère sur la morphologie des charges obtenues a aussi été étudiée

Polymer nanocomposites have drawn considerable attention due to the improvement of structural and functional properties of polymer based systems. The common way to elaborate nanocomposites is the dispersion of fillers into the polymer. However, the agglomeration of nanofillers in the polymer and the increasing concerns about the manipulation of nanoobjects are the main issues of this technique. To overcome these problems, a “bottom-up” approach has been developed in recent years combining reactive extrusion and hydrolytic sol-gel chemistry. This approach has some limitations for non-polar polymers. Indeed, water is required and the surface of such inorganic phases presents hydroxyl groups involving a weak interaction with the polymer matrix. Our approach is to use non-hydrolytic sol-gel chemistry to generate nanofillers in the molten polymer. The specificity of NHSG is the use of an oxygen donor instead of water and the ability to control the shape and the size of nanofillers. Syntheses of titanium dioxide and layered titanium phosphonates were carried out in molten polymer. Different precursors were investigated in order to improve the compatibility between matrix and fillers and obtain homogeneous dispersion of small size fillers. The influence of the polymer nature on the obtained fillers morphology has also been studied