Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
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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The use of concentrated emulsions as generators of open-cell polymeric materials represents an attractive alternative to traditional foaming methods. These materials referred to under the acronym of polyHIPE, are the subject of great interest of academic and industrial researchers due to their ease of preparation and high potential of applications.
Auteur(s)
-
Hervé DELEUZE : Ingénieur de l'École Centrale de Marseille - Enseignant-Chercheur à l'Université de Bordeaux. Institut des Sciences Moléculaires, UMR 5255
-
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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KEYWORDS
panorama | catalyst support | porous polymers | building | environment | emulsions | foams
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Présentation
Génération de la porosité grâce aux émulsions hautement concentrées
En anglais
1. Émulsions
Une émulsion est définie comme un système hétérogène dans lequel un liquide est dispersé, sous forme de petites gouttes, dans un autre liquide immiscible. En général, l'un des liquides est l'eau, ou une solution aqueuse, et l'autre est une phase organique insoluble dans l'eau, appelée huile. Ainsi deux types d'émulsions sont possibles : eau dispersée dans l'huile (émulsion inverse E/H) et huile dispersée dans l'eau (émulsion directe H/E). La phase se présentant sous forme de gouttelettes est appelée phase dispersée ou encore phase interne ; la phase dispersante entourant les gouttelettes est appelée phase continue ou encore phase externe.
La préparation d'une émulsion nécessite la création de surfaces interfaciales considérables entre les deux liquides, et donc l'apport d'une grande énergie. Cette énergie se présente sous la forme d'une forte agitation du système. Cependant, dès lors que l'on cesse d'exercer cette agitation, les deux liquides se séparent très rapidement pour former deux phases superposées. C'est pourquoi il est nécessaire d'utiliser un agent émulsifiant dont le rôle est d'abaisser la tension interfaciale entre les deux liquides. Il s'agit d'une molécule amphiphile, c'est-à-dire possédant une partie hydrophobe, soluble dans l'huile, et une partie hydrophile soluble dans l'eau. Les molécules d'agent émulsifiant se placent autour des gouttelettes, la partie hydrophobe orientée vers la phase organique et la partie hydrophile orientée vers la phase aqueuse.
Le choix de la nature de l'agent émulsifiant se fait selon la règle de Bancroft : l'agent émulsifiant doit être plus soluble dans la phase continue que dans la phase interne. Les agents émulsifiants sont conventionnellement classés selon le système HLB (balance hydrophile-lipophile). Un nombre allant de 0 à 20 est attribué à chaque agent émulsifiant : les plus hydrophobes ont un HLB de faible valeur et les plus hydrophiles ont un HLB élevé (1).
Pour plus d'informations concernant les émulsions, consulter l'ouvrage classique de Becher ...
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Émulsions
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]
HAUT DE PAGE
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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