Caractérisation de nanocomposites polyamide/argile Séminaire Recherche du GEMTEX Jeudi 9 juin 2005 Caractérisation de nanocomposites polyamide/argile Vincent Dubromez Tuteurs : Isabelle Vroman, Eric Devaux Projet de Master Recherche « MPT » – ENSAM/ENSAIT

Séminaire Recherche du GEMTEX 09/06/2005 Introduction Les polymères à structure nanocomposite Les nanocomposites polyamide/argile L’avantage de la cloisite comme charge Modifie le taux de zones amorphes Modifie les propriétés tinctoriales Caractérisation de ces nanocomposites 9 juin 2005 Séminaire Recherche du GEMTEX

Séminaire Recherche du GEMTEX 09/06/2005 Plan I. Préparation des échantillons II. Analyses thermiques III. Analyses physico-chimiques IV. Teinture V. Perspectives Références 9 juin 2005 Séminaire Recherche du GEMTEX

I. Préparation des échantillons 09/06/2005 I. Préparation des échantillons Echantillons sous forme de granulés Extrusion de granulés seuls ou de mélanges granulés/argile Matières utilisées Polymère : granulés de polyamide 6 (PA6) Argile : cloisite 30B (C30B) 9 juin 2005 Séminaire Recherche du GEMTEX

II. Analyses thermiques 09/06/2005 II. Analyses thermiques Analyses ATG et DSC C30B, PA6, PA6 extrudé, PA6 +2% C30B, PA6 + 5% C30B ATG Comportement thermique de C30B Détermination de la quantité de C30B DSC Classique et Modulée Détermination de la température de cristallisation Détermination de la température de fusion Détermination du taux de cristallinité (XC) 9 juin 2005 Séminaire Recherche du GEMTEX

III. Analyses physico-chimiques 09/06/2005 III. Analyses physico-chimiques Résonance Magnétique Nucléaire à l’état solide (Solid State NMR) PA6 extrudé et/ou PA6 + 2% C30B, PA6 + 5% C30B RMN 13C, 15N et 1H RMN 1H Analyse de la dispersion de la charge RMN 13C et 15N Analyse des formes cristallines du polymère (α ou γ) 9 juin 2005 Séminaire Recherche du GEMTEX

III. Analyses physico-chimiques 09/06/2005 III. Analyses physico-chimiques Dosage des groupements terminaux NH2 Dissolution des granulés dans un mélange phénol-méthanol En présence d’un indicateur coloré (BT) Dosage par l’acide chlorhydrique 0,01N Equivalence au passage de l’orangé au rose violacé Inconvénients de la méthode manque de précision impossible à faire sur les échantillons teints 9 juin 2005 Séminaire Recherche du GEMTEX

Séminaire Recherche du GEMTEX 09/06/2005 IV. Teinture Mathis Labomat BFA-12 Teinture sur granulés PA6, PA6 extrudé, PA6 + 2% C30B, PA6 + 5% C30B Colorant métallifère 1:2 Conditions utilisées : Rapport de bain (RdB) 1/20 et hauteur de ton (T) 0,2% RdB 1/20 et T 0,5% RdB 1/40 et T 0,5% 9 juin 2005 Séminaire Recherche du GEMTEX

Séminaire Recherche du GEMTEX 09/06/2005 IV. Teinture Formulation du bain : 150 mL de bain, granulés et colorant selon conditions 0,3 à 0,4 mL/L d’acide acétique 0,5 g/L d’acétate d’ammonium Conduite de teinture : 100°C 40°C 20°C 30°C 3°C/min 2°C/min 60 minutes 9 juin 2005 Séminaire Recherche du GEMTEX

Séminaire Recherche du GEMTEX 09/06/2005 IV. Teinture Epuisement du bain NE : PA6 « commercial » E: NE extrudé dans les mêmes conditions que 2% et 5% 2% : PA6 + 2% C30B 5% : PA6 + 5% C30B RdB 1/40 T 0,5% 2% E NE 5% RdB 1/20 T 0,2% 5% 2% E RdB 1/20 T 0,5% 5% 2% E 9 juin 2005 Séminaire Recherche du GEMTEX

Séminaire Recherche du GEMTEX 09/06/2005 V. Perspectives Filage et comparaison des résultats obtenus avec les granulés Essais de teinture sur granulés et/ou fils Mesure de l’épuisement au cours de la teinture Mesure de la quantité de colorant absorbé par spectro UV-Vis Comparaison : filage de granulés teints et teinture de multifilaments écrus 9 juin 2005 Séminaire Recherche du GEMTEX

Séminaire Recherche du GEMTEX 09/06/2005 Références Fin L. Razafimahefa et al., Effect of nanoclay on the dyeing ability of PA6 nanocomposite fibers – 2004 K.P. Pramoda et al., Thermal degradation behavior of polyamide 6/clay nanocomposites – 2003 X. Liu et al., Non-isothermal crystallization behaviors of PA6/clay nanocomposites – 2001 X. Liu et al., Investigation on unusual crystallization behavior in polyamide 6/montmorillonite nanocomposites – 2002 Zapata-Espinosa et al. Complex isothermal crystallization and melting behavior of nylon 6 nanoclay hybrids – 2005 D.M. Lincoln et al. Temperature dependence of polymer crystalline morphology in nylon 6/montmorillonite nanocomposites – 2001 9 juin 2005 Séminaire Recherche du GEMTEX

Préparation des échantillons 09/06/2005 Préparation des échantillons Extrudeuse bivis 170 – 240 – 250 – 250 – 250°C Rotation des vis : 300rpm 9 juin 2005 Séminaire Recherche du GEMTEX

Matériel d’analyse thermique 09/06/2005 Matériel d’analyse thermique TA Instruments 2950 TA Instruments 2920 Refroidissement RCS 9 juin 2005 Séminaire Recherche du GEMTEX

Séminaire Recherche du GEMTEX 09/06/2005 ATG 1000°C 20°C 10°C/min 9 juin 2005 Séminaire Recherche du GEMTEX

Séminaire Recherche du GEMTEX 09/06/2005 DSC Classique 260°C 20°C 15°C/min 3 min 1 2 9 juin 2005 Séminaire Recherche du GEMTEX

Séminaire Recherche du GEMTEX 09/06/2005 DSC Classique Cristallisation Fusion 1 2 9 juin 2005 Séminaire Recherche du GEMTEX

Séminaire Recherche du GEMTEX 09/06/2005 DSC Classique Pourcentage C30B (%) XC polymère (%) 9 juin 2005 Séminaire Recherche du GEMTEX

Séminaire Recherche du GEMTEX 09/06/2005 RMN PA-6 – 2% C30B PA-6 PA-6 – 5% C30B ppm (t1) 10 20 30 40 50 γ α CP-DD-MAS RMN 13C 9 juin 2005 Séminaire Recherche du GEMTEX

Séminaire Recherche du GEMTEX 09/06/2005 RMN CP-DD-MAS RMN 15N PA-6 PA-6 – 5% C30B PA-6 – 2% C30B ppm (t1) 25 50 75 100 γ α 9 juin 2005 Séminaire Recherche du GEMTEX

Séminaire Recherche du GEMTEX 09/06/2005 Matériel de teinture Pots BFA-12 BFA-12 9 juin 2005 Séminaire Recherche du GEMTEX

Bleu marine Lanasyne S-DNL 09/06/2005 Bleu marine Lanasyne S-DNL 9 juin 2005 Séminaire Recherche du GEMTEX