Argiles
Nanocomposites polymères/silicates en feuillets

1 - Qu’est-ce qu’un nanocomposite ?

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

2 - Argiles

• 2.1 - Caractéristiques communes
• 2.2 - Structure des smectites
  Figure 1 - Microstructure de la montmorillonite Figure 2 - Schéma structural de la montmorillonite Figure 3 - Structure idéalisée d'un phyllosilicate [Al2(OH)2(Si2O5  )2  ]2 + H2O à une valeur de 5 % en masse Tableau 2
• 2.3 - Capacité d'échange cationique (CEC)

3 - Structure des nanocomposites

• 3.1 - Morphologie des nanocomposites
  Figure 4 - Structures possibles de nanocomposites à matrice polymère Figure 5 - Résultats typiques de DRX pour une série de mélanges polymères-silicates modèles Figure 6 - Micrographies obtenues par microscopie électronique en transmission pour des PA 6 nanocomposites contenant 2,5 et 20 % de montmorillonite Figure 7 - Morphologie d'un nanocomposite à matrice polypropylène
• 3.2 - Modification des argiles
  Figure 8 - Chaque ondulation en position de Bragg présente un contraste sombre sur le cliché en MET Figure 9 - Formation du nylon 6 nanocomposite par polymérisation in situ Figure 10 - Conformations adoptées par le surfactant en fonction de sa densité sur le feuillet et de la longueur de la chaîne alkyle Figure 11 - Schéma de l'élaboration de nanocomposites par mélange en solution
• 3.3 - Élaboration des nanocomposites
  Figure 12 - Schéma représentant l'élaboration de nanocomposites par polymérisation in situ Figure 13 - Schéma représentant l'élaboration de nanocomposites par mélange à l'état fondu Figure 14 - Microstructures de la montmorillonite à différentes échelles

4 - Propriétés des nanocomposites

• 4.1 - Propriétés thermiques et propriétés barrière
  Figure 15 - Analyse thermogravimétrique de PMMA (poly(méthacrylate de méthyle)) Figure 16 - Analyse thermogravimétrique de PDMS (poly(diméthylsiloxane)) Figure 17 - Évolution de la température de décomposition thermique de polystyrènes nanocomposites à base de montmorillonites modifiées par des cations alkylammonium et de Na-montmorillonite Figure 18 - Série d'images numérisées illustrant le processus de pyrolyse lors de l'expérience de résistance au feu Figure 19 - Observation des résidus de combustion par MET Figure 20 - Tortuosité du chemin de diffusion Tableau 3
• 4.2 - Propriétés mécaniques
  Figure 21 - Évolution expérimentale et théorique de la perméabilité relative de CO2 dans le cas des polyamides nanocomposites à base de montmorillonite modifiée Figure 22 - Évolution du module d'Young E à 120 oC pour des PA 6 nanocomposites à base de montmorillonite et de saponite à fraction variable Figure 23 - Évolution de la valeur expérimentale du module d'Young pour un EVA nanocomposite à taux de charge variable en comparaison des données théoriques obtenues par le modèle de Guth pour différents facteurs de forme f Figure 24 - Évolution du module de conservation relatif de nanocomposites à matrice PP/PP-MA à base de montmorillonite et d'un microcomposite PPCC Figure 25 - Résistance au choc à température ambiante de nanocomposites à base PA 6 en fonction de la fraction volumique de charge Tableau 4 Tableau 5 Tableau 6

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

• 6.1 - Dépenses
  Figure 26 - Dépôt de brevets sur les neuf dernières années Figure 27 - Production mondiale de nanocomposites à matrice polymère
• 6.2 - Marchés
• 6.3 - Acteurs
  Tableau 7