Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
L'emploi d'émulsions concentrées comme génératrices de matériaux polymères microcellulaires à cellules ouvertes représente une alternative attractive aux méthodes traditionnelles de moussage. Les matériaux ainsi obtenus, connus sous l'acronyme de polyHIPE, font l'objet d'un vif intérêt de la part des chercheurs académiques et industriels, du fait de leur facilité de préparation et de leur potentiel élevé d'applications.
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Hervé DELEUZE : Ingénieur de l'École Centrale de Marseille - Enseignant-Chercheur à l'Université de Bordeaux. Institut des Sciences Moléculaires, UMR 5255
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Marc BIROT : Ingénieur de l'École Nationale Supérieure de Chimie de Strasbourg - Chercheur au CNRS. Institut des Sciences Moléculaires, UMR 5255
INTRODUCTION
Res matériaux cellulaires peuvent être définis comme étant des matériaux contenant des vides gazeux appelés cellules (ce terme dérive du latin cella qui signifie chambre), entourés par une matrice solide dense. Les matériaux cellulaires sont largement employés dans un grand nombre d'applications telles que l'isolation thermique et phonique, les absorbants de liquides et les structures à faible densité.
Selon leur composition, la morphologie des cellules et leurs propriétés physiques, les polymères cellulaires peuvent être considérés comme rigides ou flexibles. Selon la taille des cellules, les polymères cellulaires peuvent être classifiés comme macrocellulaires (>100 µm), microcellulaires (1 à 100 µm), ultramicrocellulaires (0,1 à 1 µm) ou nanocellulaires (0,1 à 100 nm).
Les matériaux cellulaires peuvent être distingués selon que leurs cellules sont ouvertes ou fermées. Dans les matériaux à cellules fermées, les vides sont isolés les uns des autres et les cavités sont entourées par une paroi continue de polymère. Dans les matériaux à cellules ouvertes, les parois sont percées par des ouvertures dont la taille peut être plus ou moins importante.
Les structures cellulaires sont très courantes dans la nature : le liège, le bois, les éponges et les coraux sont des exemples de telles structures. L'humanité a utilisé ces matériaux cellulaires naturels pendant des siècles et a récemment développé ses propres matériaux cellulaires de synthèse : les polymères sont les plus communs mais des techniques ont été développées afin de mettre en forme les métaux et les céramiques sous forme cellulaire. Les polymères cellulaires sont généralement préparés par moussage chimique ou physique. Dans ce cas, le contrôle de la taille des cellules et de leur morphologie est difficile à atteindre. De même qu'il est difficile d'obtenir des structures totalement interconnectées.
L'approche consistant à utiliser des émulsions hautement concentrées pour la préparation de polymères microcellulaires à porosité contrôlée totalement interconnectée peut donc représenter une alternative attractive pour de nombreuses applications. Les matériaux ainsi obtenus, connus sous l'acronyme de polyHIPE, font l'objet d'un vif intérêt de la part des chercheurs académiques et industriels du fait de leur facilité de préparation et de leur potentiel élevé d'applications.
AIBN
azobisisobutyronitrile
BET
théorie de Brunauer, Emmett et Teller
BPO
peroxyde de benzoyle
DVB
divinylbenzène
E/H
eau-dans-huile
H/E
huile-dans-eau
HIPE
High Internal Phase Emulsion
HLB
balance hydrophile-lipophile
KPS
persulfate de potassium
MEB
microscope électronique à balayage
MET
microscope électronique à transmission
MMT
montmorillonite
MWCN
nanotubes de carbone multifeuillets
polyHIPE
polymerized High Internal Phase Emulsion
PS
polystyrène
SWCN
nanotubes de carbone monofeuillets
VDA
(p-vinyl)benzyldiméthyldodécylammonium
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Présentation
Applications des matériaux polyHIPE en catalyse
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3. Élaboration de matériaux polyHIPE à structure complexe
3.1 PolyHIPE nanocomposite
Les nanocomposites polymère/silicate en feuillets ont suscité un grand intérêt, car ils présentent souvent des propriétés remarquables . Dans la plupart des cas, les améliorations les plus significatives dans les propriétés mécaniques et/ou thermiques des nanocomposites sont obtenues lorsque la situation exfoliée est atteinte, c'est-à-dire lorsque les feuillets de silicate sont délaminés et gonflés par les chaînes de polymère. Le problème est que les montmorillonites (argiles) natives sont de nature hydrophile ; il est donc difficile pour elles de se disperser dans une phase organique ainsi que pour les molécules de monomères de s'insérer entre les couches d'argile. Il est par conséquent nécessaire de modifier l'argile native de manière à la rendre plus hydrophobe afin de faciliter son exfoliation dans la phase continue. Comme les forces qui maintiennent les feuillets ensemble sont relativement faibles, il est possible d'échanger facilement les petits cations natifs (Na+, Ca2+…) par des cations organiques afin de rendre l'argile plus organophile. Ces composites utilisant des renforts à l'échelle du nanomètre sont apparus comme étant supérieurs aux composites utilisant des charges de plus grande dimension. Le principe de préparation des nanocomposites est schématisé dans la 7.
En utilisant cette approche, nous avons élaboré des polyHIPE nanocomposites à l'aide d'une argile montmorillonite rendue organophile .
La description de ce travail est développée assez longuement ici car elle nous paraît être représentative d'une méthodologie générale d'analyse des caractéristiques poreuses et d'amélioration...
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Élaboration de matériaux polyHIPE à structure complexe
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BECHER (P.) - Emulsions Theory and Practice 3rd Ed - Oxford University Press, N. Y., (2001).
-
(2) - LISSANT (K.J.) - Emulsions and Emulsions Technology - Surfactant Science series, vol 6, M. Dekker, N.Y., (1974).
-
(3) - WILLIAMS (J.M.) - High internal phase water-in-oil emulsions: influence of surfactants and cosurfactants on emulsion stability and foam quality - Langmuir, 1991, 7, 1370-1377.
-
(4) - WILLIAMS (J.M.), GRAY (A.J.), et WILKERSON (M.H.) - Emulsion stability and rigid foams from styrene or divinylbenzene water-in-oil emulsions - Langmuir, 1990, 6, 437-444.
-
(5) - WILLIAMS (J.M.), et WROBLESKI (D.A.) - Spatial distribution of the phases in water-in-oil emulsions. Open and closed microcellular foams from cross-linked polystyrene - Langmuir, 1988, 4, 656-662.
-
(6) - WILLIAMS (J.M.) - Toroidal...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Espacenet : recherche sur les brevets
[fr.espacenet.com]
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Laboraboires (liste non exhaustive)
Institut des Sciences Moléculaires, UMR 5255 CNRS http://www.ism.u-bordeaux1.fr/spip.php?article387
Centre de Recherche Paul Pascal UPR 8641 CNRS http://www.crpp-bordeaux.cnrs.fr
Imperial College, London UK http://www3.imperial.ac.uk/polymersandcompositesengineering
University of Maribor, Slovénie https://www.um.si/en/Pages/default.aspx
Technion-Israel Institute of Technology, Israel https://www.technion.ac.il/en/home-2/
University of Durham, UK http://www.dur.ac.uk/n.r.cameron
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