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ce soit à dilution infinie ou à concentration finie,
les domaines d'investigations qui s'offrent à la CGI sont
variés. Du moment que les solides étudiés
sont sous forme de poudre ou de fibre, qu'il s'agisse de matériaux
minéraux (fillers, pigments…), de matériaux
composites, de matériaux organiques (plastiques, textiles,
aliments, pharmacologie…), la CGI a prouvé son efficacité. |
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Renforcement
des caoutchoucs par les noirs de carbone
Les noirs de carbone sont ajoutés au caoutchouc
pour améliorer ou renforcer ses propriétés
d'utilisation : module, résistance au déchirement,
à l'abrasion…La finesse ou la surface spécifique
que développent les particules ainsi que leur degré
d'agrégation sont des paramètres influant
bien connus. Mais on imagine aisément que leurs
propriétés de surface doivent aussi être
prises en compte, en particulier leur capacité
d'interaction avec le caoutchouc. La CGI permet de l'estimer,
du moins de vérifier l'existence de sites fortement
interactifs avec des hydrocarbures modèles du caoutchouc.
Étant donné l'encombrement stérique
très important des macromolécules de caoutchouc,
il est évident qu'un nombre limité mais
fortement énergétique de sites d'adsorption
en surface des noirs de carbone est suffisant pour garantir
un bon mouillage et un haut degré d'adhésion.
On montre alors qu'il existe bien une corrélation
entre la force de ces sites et le pouvoir renforçant
des noirs de carbone, C'est la première fois qu'une
telle corrélation a été établie
et ceci grâce à la CGI.Des grandeurs thermodynamiques
d'adsorption et des potentiels d'interaction (non spécifiques
et spécifiques, acide-base, liaison hydrogène…). (voir
publi. noirs
de carbone)
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Propriétés
de surface des fibres de verre en relation avec les propriétés
de composites
De même, pour les fibres qui entrent dans la fabrication
de matériaux composites de haute performance, l'interface
fibre matrice joue un rôle déterminant. Généralement,
on est amené à traiter la surface des fibres
de verre et des fibres de carbone pour leur confèrer
une meilleure adhésion à la matrice polymère
qui est généralement polaire. Comment estimer
cette adhésion potentielle? En examinant les fibres
par CGI et en utilisant des sondes appropriées (sondes
dont on connaît la capacité d'interaction acide
base). (voir publi. fibres
de verre)
(voir
publi. fibres de carbone)
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Pigments
pour peintures, pour la cosmétique
Ce
qui est vrai pour les additifs pour polymères et
résines l'est aussi pour les pigments utilisés
dans les
peintures, les cosmétiques… En effet, pour toutes
ces applications, on recherche une bonne dispersion des
pigments. Cette propriété est en grande partie
conditionnée par le degré d'interaction avec
les constituants du mélange, degré que l'on
peut évaluer par CGI. (voir publi. les peintures, les cosmétiques)
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Suivi
d'un procédé de modification de surface
La CGI à dilution infinie est une méthode
de choix pour suivre un traitement de surface.
L'exemple suivant lequel concerne la modification du talc
le montre assez bien. Le talc est largement utilisé
comme charge dans les thermoplastiques (Polypropylène
en particulier dont il garantit un bel aspect de surface
grâce à sa morphologie plaquettaire. Pour optimiser
son comportement (facilité de dispersion, potentiel
d'interaction), on est amené à le traiter.
Or d'un point de vue chimique, le talc (du moins la surface
basale) est peu réactif vis-à-vis des organosilanes
que l'on utilise couramment avec d'autres pigments ou charges
comme la silice pour atteindre le but recherché.
On pouvait espérer augmenter la réactivité
du talc en le recouvrant par une fine couche de silice,
par dépôt à partir dune phase vapeur.
Ce faisant, on devait aussi recouvrir les surfaces latérales
qui abritent les sites de plus haute énergie d'adsorption.
La disparition progressive de ces sites et le fait que la
surface globale du talc ne manifeste pas les caractéristiques
de la silice montrent que le but ne pouvait être atteint,
la silice se déposant préférentiellement
en bordure des plaquettes de talc. Aucune méthode,
autre que la CGI, n'aurait permis de suivre aussi facilement
le cours d'une modification de surface d'une poudre. (voir
publi. talc)
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Influence
de traces d'impuretés sur le potentiel d'interaction
des alumines
Les alumines sont industriellement préparées
à partir de bauxite. Le Na qui est une impureté
gênante pour certaines applications est extrait en
ajoutant de la silice au moment de la pyrogénation
de la goethite, le procédé permettant d'éliminer
largement la silice ajoutée. En fait, il reste des
traces de l'ordre de quelques dizaines à quelques
centaines de ppm. Cette quantité est cependant suffisante
pour fortement influencer les caractéristiques acide-base
des alumines avec les conséquences que l'on peut
imaginer comme le prouve la CGI. Rappelons cependant que
la CGI à dilution infinie ne fournit que des informations
qualitatives. (voir
publi. alumines) (voir
publi. acide-base)
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Surfaces
spécifiques de faible étendue
La mesure de la surface spécifique en dessous de
quelques mètres carrés par gramme n'est pas
évidente avec les méthodes d'adsorption gazeuse
courantes. La CGI par contre offre cette possibilité
puisqu'au Laboratoire la surface de la couche d'oxyde qui
recouvre la paroi d'un tube chromatographique vide a pu
être évaluée.
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CGI
à concentration finie et suivi du broyage de mica
La CGI à concentration finie permet d'estimer et
de comparer le nombre de sites d'adsorption des surfaces
basales (de moindre énergie) et ceux des surfaces
latérales. En d'autres termes, on peut apprendre
comment en cours de broyage varient ces quantités.
Pour les applications du mica broyé, il est important
de savoir contrôler le facteur de forme, c'est-à-dire
le rapport entre les aires des surfaces basale et latérale.
Ce rapport détermine en fait largement les performances
des matériaux polymères à base de mica. (voir
publi. mica)
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Contrôle
de la modification de surface d'une silice
Une silice a été modifiée par greffage
progressif de groupes silyle à l'aide de triméthyle
silane. La CGI a permis de suivre le recouvrement de la
surface et ses conséquences sur les capacités
d'interaction avec diverses molécules sondes. On
montre que la disposition ou topologie des groupes triméthyle
passe par diverses étapes qui ont été
révélées par CGI et confortées
par modélisation
moléculaire. (voir
publi. silices, silices modifiées)
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Conclusion
Ces quelques exemples n'ont pour but que d'illustrer les
possibilités de la CGI. Nous aurions pu également
vous présenter des exemple de l'application de la
CGI à d'autres charges, mais aussi aux textiles,
ou aux argiles.
Récemment encore, son champ d'application a été
étendu puisque des études préliminaires
montrent qu'il est possible de l'appliquer à des
surfaces planes comme les surfaces de verre et de métaux.
Par ailleurs, il devrait être possible de mettre en
œuvre la Chromatographie Liquide inverse qui permettrait
détendre le choix des molécules sondes aux
macromolécules. (voir
publi. autres charges) (voir
publi. textiles)(voir
publi. agiles) |
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de
composites
