caractérisation de nanocomposites polyamide/argile
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Caractérisationde nanocompositespolyamide/argile
Projet de Master Recherche « MPT » – ENSAM/ENSAIT
Séminaire Recherche du GEMTEX
Jeudi 9 juin 2005
Vincent DubromezTuteurs : Isabelle Vroman, Eric Devaux
9 juin 2005 Séminaire Recherche du GEMTEX
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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
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Plan
I. Préparation des échantillons
II. Analyses thermiques
III. Analyses physico-chimiques
IV. Teinture
V. Perspectives
Références
9 juin 2005 Séminaire Recherche du GEMTEX
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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)
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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)
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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)
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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
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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%
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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°C30°C3°C/min
2°C/min 3°C/min
60 minutes
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IV. Teinture
• Epuisement du bain
RdB 1/20
T 0,2%
5%2%E
RdB 1/20
T 0,5%
5%2%E
RdB 1/40
T 0,5%
2%ENE
5%
NE : PA6 « commercial »E: NE extrudé dans les mêmes
conditions que 2% et 5%2% : PA6 + 2% C30B5% : PA6 + 5% C30B
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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
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FinRéférences
• 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
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Préparation des échantillons
170 – 240 – 250 – 250 – 250°C
Rotation des vis : 300rpm
Extrudeuse bivis
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Matériel d’analyse thermique
TA Instruments 2920
Refroidissement RCS
TA Instruments 2950
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1000°C
20°C
10°C/min
ATG
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260°C
20°C
15°C/min
3 min
3 min
3 min
15°C/min
260°C
20°C
1 2
DSC Classique
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DSC Classique
Cristallisation
Fusion
1
2
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DSC Classique
Pourcentage C30B (%)
XC polymère
(%)
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PA-6 – 2% C30B
PA-6
PA-6 – 5% C30B
ppm (t1)1020304050
γ
α
CP-DD-MAS RMN 13C
RMN
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CP-DD-MAS RMN 15N
PA-6
PA-6 – 5% C30BPA-6 – 2% C30B
ppm (t1)255075100
γ
α
RMN
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Matériel de teinture
BFA-12
Pots BFA-12
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Bleu marine Lanasyne S-DNL
Col-SO3-
++
3HN-Nylon-COOH
Col-SO3- +
3HN-Nylon-COOH
OO OO Cr
-
N N
NN
-3OS
SO3-
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