EoW March 2009

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article technique
EuroWire – Mars 2009
L’on obtient ainsi une structure
multicouche bien rangée, constituée par
des couches polymériques alternées avec
des couches inorganiques
Lorsque les silicates sont complètement •
et uniformément dispersés dans une
matrice polymérique continue, l’on
obtient des structures exfoliées ou
délaminées. La configuration de la
délamination revêt un intérêt particulier
puisqu’elle augmente au maximum les
interactions polymère-argile, en plaçant
la totalité de la surface des couches à la
disposition du polymère. Ce processus
devrait aboutir aux changements les
plus significatifs dans les propriétés
mécaniques et physiques
Deux techniques analytiques complé-
mentaires sont utilisées pour caractériser
la morphologie des nanocomposites. La
technique de diffraction des rayons X (XRD)
est utilisée pour identifier les structures
intercalées à travers la détermination de
l’espace d’intercouche.
Les nanocomposites présentent des
améliorations appréciables par rapport
aux polymères vierges, avec un contenu
de silicates stratifiés modifiés de l’ordre de
2 à 10wt%, en améliorant les propriétés
suivantes:
Propriétés mécaniques comme la tension •
Compression, pliage et fracture •
Propriétés barrière, comme la •
perméabilité et la résistance aux solvants
Propriétés optiques •
Conductivité ionique •
Les caractéristiques rendant ces matériaux
dignes d’attention et qui en font l’objet d’un
intérêt scientifique et technologique de plus
en plus marqué, reposent sur les échelles
de longueur fondamentale qui règlent leur
morphologie et leurs propriétés.
Parmi les silicates, la montmorillonite
(Na+MMT) évite la formation de polymères
intercalés. Le MMT est écologique, abondant
dans la nature, économique et a trouvé
application dans de nombreux secteurs
industriels grâce à son bon rapport
coût-performances.
La montmorillonite montre des groupements
de smectite di-octaédrals, consistant en
couches de silicate d’environ 200nm de
longueur et 1nm d’épaisseur. L’espacement
entre les couches superposées est égal à
environ 1nm.
La caractéristique la plus saillante de la
montmorillonite est représentée par le fait
que les couches de silicates peuvent être
étendues et même délaminées au moyen de
molécules organiques dans des conditions
appropriées.
Par conséquent, durant le traitement des
nanocomposites avec polymère/MMT, les
couches de silicate à nanoéchelle peuvent
être dispersées dans la matrice polymérique
et la phase de renforcement se forme in
situ au niveau moléculaire, c’est-à-dire un
processus tout à fait différent par rapport
au processus traditionnel concernant les
nanocomposites avec charge.
En outre, il a été établi que les nano-
composites polymère/MMT peuvent être
préparés au moyen de techniques de
traitement conventionnelles telles que les
méthodes d’extrusion et d’injection.
4 Recherche et
développement
L’activité de recherche de B & B Compounds
s’est penchée sur la préparation et la
caractérisation de:
Matériau nanostructuré avec Na+MMT •
Hydroxydes Minéraux Synthétisés •
(SMHs)
Systèmes de stabilisateurs à base de •
Ca-Zn sans métaux lourds
Des essais ont été effectués en utilisant deux
formulations de base du PVC souple employé
pour le revêtement et l’isolement des câbles
électriques.
Dans le cas d’inclusion de Na+MMT, le degré
de dispersion a été étudié en utilisant la
technique MEB (microscopie électronique
à balayage) (Figure 1) et la diffraction des
rayons X (XRD) (Figure 2).
Comme l’on peut remarquer, en utilisant
les techniques XRD et MEB, la structure
Na+MMT se présente exfoliée. En particulier,
le modèle XRD du composé Na+MMT
montre une valeur de crête égale à 2θ=7,
2, tandis que le modèle XRD du composé
PVC/Na+MMT montre une diminution de
l’intensité vers les valeurs inférieures de
l’angle.
Il faut remarquer que l’argile en question (montmorillonite)
présente une épaisseur de 1mm et une largeur de 100 – 500nm
Atome
d’oxygène
Aluminium
Axe C
Propriété Unité
Type de charge
Ca/Zn SMHs
Résistance à la traction
outre 168h à 100° MPa MPa 18
16
19
16.5
Allongement de rupture
outre 168h à 100° % 230 240
Stabilité thermique Minutes 120 180
LOI %O2 28* 30
Émission de HCl mg/g 190 140
Résistivité volumétrique Ω.cm C° 20 1 X 1015 2 X 1015
Figure 1 ▲ ▲ : PVC/Na+MMT avec MEB
Figure 2 ▲
▲ : Na+MMT et PVC/Na+MMT avec XRD
Tableau 1 ▼ ▼ *avec Sb2O 3
MMT ▲ ▲
Couche
tétraédrique
Couche
tétraédrique
Feuille
octaédrique
Atome
de
silicone