Nanotalcs fonctionnalisés vers de nouveaux composites conducteurs
Institution:
Toulouse 3Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Elaboration of multifunctional composites is a subject currently booming in materials science. The aim is to combine the respective physical or chemical properties of two or more materials. Our purpose is to get multifunctional fillers with mechanical (reinforcement, lubricant, thermal insulation) and conductive properties. Because it combines these mechanical and lubricant properties, natural talc is currently used as filler, coating or dusting agent in paints, lubricants, plastics, cosmetics, pharmaceuticals and ceramics. However, its hydrophobic and inert nature is a limitation for certain uses which involved chemical reactions. That is why it is important to improve its surface properties. An alternative is to obtain by hydrothermal synthesis, a range of talc-like phyllosilicates with well-defined chemical composition, high purity, submicronic size and which contain a larger amount of hydrophilic sites. Natural talcs and talc-like phyllosilicates are modified with a conductive polymer, the polypyrrole and with carbon nanotubes to obtain conductive properties. The introduction of these conductive fillers in a low-density polyethylene matrix by extrusion has allowed us to demonstrate that the mechanical properties of the matrix are maintained and its conductive properties are quite improved. These composites may be used as sensors or antistatic parts.
Abstract FR:
L'élaboration de matériaux composites multifonctionnels est un sujet actuellement en plein essor en science des matériaux. Le challenge actuel consiste à combiner plusieurs propriétés, chimiques ou physiques, au sein du même matériau. Notre but s'inscrit dans cette thématique et vise à obtenir des charges minérales électriquement conductrices. Parce qu'il combine d'excellentes propriétés de renfort, le talc naturel est actuellement utilisé comme charge dans de nombreuses applications. Cependant, sa nature hydrophobe et inerte est une limitation pour certaines utilisations. Une alternative est d'obtenir par synthèse hydrothermale, des talcs synthétiques qui possèdent une grande pureté, une taille submicronique et qui contiennent une plus grande quantité de sites hydrophiles réactifs. Les talcs ont tout d'abord été modifiés chimiquement par deux procédés : la fonctionnalisation par des nanotubes de carbone et le greffage d'un polymère conducteur intrinsèque, le polypyrrole. Différentes analyses ont montré que la modification du talc naturel par des nanotubes de carbone donnait des charges minérales dont la conductivité électrique est de l'ordre de quelques S. M-1. Tandis que la seconde fonctionnalisation qui consiste à obtenir des hybrides talc-polypyrrole, permet d'obtenir des charges conductrices de l'ordre d'une centaine de S. M-1. L'étape suivante concerne l'élaboration des composites PEBD / talcs modifiés (synthétisées précédemment). L'objectif est d'obtenir des composites aux propriétés mécaniques améliorées et électriquement conducteurs. Les résultats indiquent un seuil de percolation des charges talc-polypyrrole de 20 %m et le module élastique des composites est multiplié par 2 et 4 pour respectivement les talcs naturels et synthétiques modifiés. Les charges ainsi obtenues sont multifonctionnelles car elles apportent des propriétés électriques tout en améliorant les propriétés mécaniques d'une matrice polymère thermoplastique.