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1 - QU’EST-CE QU’UN NANOCOMPOSITE ?

  • 1.1 - Nanocomposites à matrice polymère
  • 1.2 - Travaux originels

2 - ARGILES

3 - STRUCTURE DES NANOCOMPOSITES

4 - PROPRIÉTÉS DES NANOCOMPOSITES

5 - APPLICATIONS DES NANOCOMPOSITES

  • 5.1 - Propriétés barrière
  • 5.2 - Propriétés de retard au feu
  • 5.3 - Propriétés structurales
  • 5.4 - Limitations et enjeux

6 - DONNÉES ÉCONOMIQUES

Article de référence | Réf : NM3050 v1

Applications des nanocomposites
Nanocomposites polymères/silicates en feuillets

Auteur(s) : Jean-Michel GLOAGUEN, Jean-Marc LEFEBVRE

Date de publication : 10 janv. 2007

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RÉSUMÉ

Un nanocomposite est un matériau qui combine deux phases aux propriétés différentes et dont la phase de renfort présente une dispersion de taille nanométrique. Cet article, consacré principalement aux nanocomposites à matrice polymère, s’attache à détailler les différents aspects de ces matériaux. Les propriétés de ces matériaux sont très influencés par le degré de mélange entre la matrice organique et la phase inorganique, souvent une charge minérale. La propriété de l'argile à interagir fortement avec les espèces chimiques présentes dans une solution auqueuse est grandement exploitée. La structure (morphologie, élaboration), les propriétés thermiques et mécaniques et enfin les différentes applications des nanocomposites sont largement détaillées.

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ABSTRACT

A nanocomposite combines two phases with different properties and its reiforcement phase presents a dispersion in the nanometric size. This article , mainly dedicated to nanomaterials with a polymer matrix, describes the different aspects of tehse materials. Their properties are extremely influenced by the level of mixture between the organic matrix and the inoganic phase, which is often a mineral load. The capacity of clay to interact significantly with the chemical species present in an aqueous solution is largely exploited. The structure (morphology, elaboration) of thermal and mechanical properties as well as the various applications of nanocomposites are detailed in depth.

INTRODUCTION

Un matériau nanocomposite est un matériau biphasé dont la phase de renfort présente une dispersion de taille nanométrique. Dans ce dossier, seuls les nanocomposites à matrice polymère sont considérés. Leurs structure, propriétés et applications y sont successivement présentées.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-nm3050


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5. Applications des nanocomposites

Les processus de mise en œuvre des matrices polymères sont actuellement bien maîtrisés et peu coûteux, et les argiles, faciles à extraire. Ces deux phénomènes concourent donc à en faire des candidats idéaux pour l'obtention de nouveaux matériaux aux propriétés spécifiques (cf. tableau 7).

5.1 Propriétés barrière

Il s'agit ici de pouvoir substituer ces nouveaux matériaux aux verres ou polymères techniques. Cela concerne principalement l'emballage alimentaire et, notamment, les contenants pour liquides. Ces bouteilles sont transparentes, imperméables au gaz et concervent mieux les arômes.

Ainsi, ont été développés des nanocomposites à matrice polyamide présentant de bonnes propriétés barrière à la fois actives et passives vis-à-vis de l'oxygène (Honeywell). La présence d'argile assure la barrière passive, en ralentissant le processus de diffusion de l'oxygène, et force les molécules à migrer vers des zones où l'oxygène est piégé (barrière active). Une amélioration de plus de 15 % à la transmission d'oxygène est observée.

Dans le même ordre d'idée s'est développé un projet d'emballage alimentaire non réfrigéré (Triton System et US Army). On espère, par l'utilisation de nanocomposites, pouvoir conserver la fraîcheur des aliments sur une période de près de trois ans.

L'utilisation, dans le cas de réservoirs à combustible et carburant, de nanocomposites à base de polyamide exploite pleinement leur capacité à diminuer les émissions d'hydrocarbure (UBE Industries).

Des gants de protection aux hydrocarbures et au feu, à base de matrice élastomère, sont aussi développés (InMat Inc).

Une application concrète et plutôt insolite a été trouvée dans la dispersion d'herbicide dans les systèmes souterrains d'irrigation. La durée d'utilisation du dispositif est augmentée en limitant la diffusion de l'herbicide présent dans les tuyaux, d'où un principe actif plus efficace dans le temps.

Exemple industriel :

remplacement de la couche EVOH (éthylène-alcool vinylique) dans les flacons de Ketchup ...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - UTRACKI (L.A.) -   Rheology of multiphases systems.  -  In Rhelogical Fundamentals of Polymer Processing, Covas (J.A.), Agassant (J.F.), Diogo (A.C.), Vlachopoulos (J.), et Walters (K.), éds., p. 113-137, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht (1995).

  • (2) - JETHMAHANI (J.M.), FORD (W.T.) -   *  -  Chem. Mater., no 8, p. 2138 (1996).

  • (3) - PU (Z.) -   *  -  Chem. Mater., no 9, p. 2442 (1997).

  • (4) - MALONEY (W.T.) -   Clay product and process of preparing some.  -  US Pat., 2, 158, 987, Appl. 1934, to Georgia Kaolin Co, 16 mai 1939.

  • (5) - CARTER (L.W.), HENDRICS (J.G.), BILLEY (D.S.) -   Elastomer reinforced with a modified clay.  -  US Pat., 2, 531, 396, Apl. 29.03.1947, to National Lead Co, 28 nov. 1950.

  • (6) - FUJIWARA (S.), SAKAMOTO (T.) -   *  -  Jpn. Pat. JP-A-51-109998 (1965).

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