Elaboration et caractérisation d’une matrice inorganique (silicate) destinée à l’inclusion d’un polymère

Abstract

Le travail de recherche présenté dans cette thèse est consacré à la préparation et la caractérisation d’une matrice inorganique à base d’une argile silicatée, destinée à l’inclusion d’un polymère organique. L’élaboration des matériaux composites à base d’une matrice céramique poreuse a été réalisée en deux étapes: La première porte sur l’addition des carbonates (CaCO3 et Na2CO3) pour l’obtention d’une nouvelle matrice céramique poreuse. La caractérisation de cette matrice par DRX prouve que la mullite, l’anorthite et l’albite sont les principales phases cristallines présentes dans le produit. L’analyse, par DSC, montre la présence de quatre régions de températures reliées aux phénomènes de transformations thermiques de la céramique élaborée. L’investigation de la morphologie confirme la texture poreuse avec une structure spongieuse qui dépend du pourcentage des additifs. La composition optimale qui permet la coexistence des trois phases (mullite, anorthite et albite), une morphologie spongieuse et une porosité élevée sans fissures correspond à 15% en poids de CaCO3, 15% en poids de Na2CO3 et 70% en poids de Kaolin. La seconde partie est liée à l’élaboration d’un matériau composite par l’intercalation d’un solvant organique polaire qui est le diméthylsulfoxyde (DMSO) dans la kaolinite silicatée suivie par l’inclusion du polyéthylène glycol (PEG). Les résultats des analyses DRX et FTIR ont confirmé l’intercalation du DMSO dans les espaces interlamellaires de la kaolinite. La constante diélectrique ε’r des échantillons présente un phénomène de dispersion qui devient de plus en plus prononcé lorsque la température de mesure augmente. Ceci est attribué à un phénomène de polarisation interfaciale. La conductivité électrique en régime alternatif augmente linéairement de 10-9 à 10-3 S/m avec l’augmentation de la température. Ce résultat est attribué à un mécanisme de relaxation diélectrique engendré par le mouvement des porteurs de charges sous l’effet du champ électrique. Le facteur de perte atteint des valeurs importantes aux basses fréquences et hautes températures avec l’apparition des pics associés à une relaxation diélectrique dans le matériau.