Relations microstructure-propriétés dans des films nanostructurés élaborés par voie latex
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The philosophy of this project is to use waterborne nanocomposite particles (latex of 100nm diameter) with controlled nanostructures as building blocks for the final material. A latex is a colloidal suspension in water of polymer particles stabilized by adsorption of surfactant molecules on the surface. A continuous film is obtained after water evaporation and particle coalescence. Two types of “fillers” were considered: mineral filler (nanoclays, laponite) and polymer fillers (alkyd resin with the ability to crosslink). The materials have been produced by in-situ polymerization (miniemulsion polymerization) in the presence of the second phase. Due to the presence of surfactant molecules, the waterborne films exhibited a different water uptake behavior than solvent-borne films. In addition, the presence of the second phase also impacted the water uptake and mechanical. In terms of mechanical properties, the presence of a percolating network of mineral fillers had a strong influence.
Abstract FR:
Ce projet se centre sur le développement de revêtements respectueux de l'environnement basé sur la technologie latex. Un latex est une suspension colloïdale de particules (10nm-10µm de diamètre) de polymère dans l'eau. . . La stabilité de cette suspension est garantie par l'addition de molécules de tensioactifs (surfactant) qui portent une tête hydrophile et une queue hydrophobe. Ces molécules vont couvrir la surface des particules de latex avec leur tête hydrophile pointant vers la phase aqueuse, favorisant ainsi les forces de répulsion. Dans les conditions adéquates, ces particules coalescent après évaporation de l'eau pour former un film continu. La philosophie de ce projet est d'utiliser ces particules (dans notre cas 100nm de diamètre) en tant que brique élémentaire nanostructurée pour construire le matériau final nanostructuré à son tour. Les latex sont basés sur un copolymère acrylate, déjà bien répandu pour une application peinture intérieure. Cependant, ces propriétés ne permettent pas d'étendre son utilisation à une application peinture extérieure. Deux approches ont été considérées pour améliorer le comportement de ces revêtements. Tout d'abord, l'ajout d'une résine alkyde susceptible de réticuler au contact de l'air, et ensuite l'ajout de nanocharges minérales (argile). Le succès de l'introduction à l'échelle nanométrique de ces secondes phases repose sur une polymérisation in-situ en présence de cette seconde phase. La voie de synthèse adoptée est la polymérization par miniémulsion qui est un récent développement de la polymérisation en émulsion conventionnelle. Il a été montré que dans les eux stratégies, la nanostructuration du matériau a une influence sur la distribution du surfactant et de ce fait sur les propriétés de prise en eau. De plus la présence d'un réseau percolant de nanocharges entraîne une augmentation brutale du renforcement.