Cinétique d’imprégnation

L‟imprégnation des films de polyuréthannes par le spiropyranne est réalisée à l‟aide d'une solution de 10 mg de spiropyranne dans 100 ml d'éthanol, en laissant baigner les films pendant 48 heures dans la solution. Afin d‟évaluer la cinétique de l‟imprégnation des films de Tecoflex-EG100A par le SP nous avons d‟abord effectué un étalonnage permettant de déterminer la relation entre l‟absorbance maximum et la concentration de SP en mg par millilitre d‟éthanol (solvant). La courbe d‟étalonnage de SP en solution dans l‟éthanol est montrée figure 6.1. A l‟aide de cette figure, et pour la zone linéaire seulement, on peut calculer la concentration de SP en solution dans l‟éthanol par :

(6.1)

Figure 6.1 :Courbe d‟étalonnage pour le SP dissous dans l‟éthanol.

Nous avons commencé l‟imprégnation pour des films de TecoflexEG100A réalisés par solvatation. Ces films ont un poids de 600 mg et l‟épaisseur, la largeur, et la longueur sont 0.08 mm, 15 mm et 7 cm respectivement. La figure 6.2 montre la cinétique de l‟imprégnation par le SP pour des films de TecoflexEG100A réalisés par la technique simple de solvatation.

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Dans cette figure on a tracé la concentration de SP dissous dans 100 ml d‟éthanol contre le temps d‟imprégnation. Nous remarquons que la diminution de l‟absorbance du SP qui est en solution dans l‟éthanol en fonction du temps est rapide du début jusqu‟à 10 heures, mais après cette période la vitesse d'absorbance diminue et nous avons arrêté l'imprégnation après 48 heures. Nous avons modélisé nos données à l‟aide d‟un modèle simple de premier ordre.

L‟équation de l‟imprégnation peut être présentée comme :

(6.2) Où est la concentration de SP en mg/ml dans la solution d‟éthanol au temps

d‟imprégnation . et sont les concentrations de SP en mg/ml dans la solution

d‟éthanol au débout et à temps infini d‟imprégnation respectivement, et k3 est un constante représentant la vitesse de l‟imprégnation du SP dans les matrices de polyuréthane.

L‟identification paramétrique basée sur les données expérimentales et l‟équation (6.2) a donné les valeurs présentées tableau 6.1

Figure 6.2 : Comparaison entre les concentrations de SP mesurées et simulées en fonction du temps d‟imprégnation pour le Tecoflex-EG100A réalisé par solvatation. Les cercles pleins

correspondent aux valeurs mesurées et la ligne continue représente les valeurs simulées.

Paramètre (mg/ml) (mg/ml) k3(hr-1)

Valeur estimée 0.09462 0.087 0.0855

Tableau 6.1 : Valeurs estimées des paramètres de , k3 et correspondant à

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D‟après la figure 6.2, nous constatons que les valeurs mesurées et les valeurs stimulées de concentration de SP en fonction de temps d‟imprégnation sont en bonne concordance. Il faut noter que la valeur de est très proche de la valeur mesurée (0.0871) à la fin de

l‟imprégnation à 48 heurs. La quantité de SP absorbée dans le film de Tecoflex-EG100A au bout de 48 heures (8^ème prélèvement) a été calculée à l‟aide du bilan suivant :

(6.3) Où i est le numéro du (i+1)ème prélèvement, CSpi est la concentration en SP dans le solvant mesurée au (i+1)ème prélèvement (en mg/ml), Vi est le volume de solvant avant le (i+1)ème

prélèvement, et M7 est la masse de SP absorbée dans le PU au moment du 8^ème prélèvement. Le volume initial de solvant est de 100 ml, et le volume prélevé pour chaque mesure est de 1 ml.

La masse de SP absorbée dans le PU (obtenu par solvatation) au bout de 48 heures est de 0.813 mg. Alors, le rapport massique de SP dans le film est égal à 0.813/600 = 0.00136 où 600 est la masse en mg de PU dans lequel le SP a été imprégné. Le rapport massique maximum de SP dans le film, que l‟on obtiendrait au bout d‟un temps infini d‟imprégnation est de 0.00137.

Figure 6.3 : Comparaison entre les concentrations de SP mesurées et simulées en fonction du temps d‟imprégnation pour le Tecoflex-EG100A réalisé par l‟extrusion. Les cercles pleins correspondent aux valeurs mesurées et la ligne continue représente les valeurs simulées.

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Pour l‟imprégnation des films de Tecoflex-EG100A fabriqués par le module d‟extrusion, on a utilisé la même méthode d‟imprégnation que celle décrite précédemment pour les films de Tecoflex-EG100A réalisés par solvatation. Le poids des films utilisé pour l‟imprégnation est égale de 1.076 g, et l‟épaisseur, la largeur, et la longueur des films sont 0.34 mm, 2.4 cm, et 7 cm respectivement.

La cinétique de l‟imprégnation du Tecoflex-EG100A par le SP est présentée dans la figure 6.3. Dans cette figure nous observons que le taux d‟imprégnation est rapide au début de

l‟imprégnation, jusqu‟à 15 heures. Après cette période, ce taux diminue jusqu‟à la fin de

l‟imprégnation, qui a été arrêtée après 48 heures. Après modélisation de nos données à l‟aide du modèle simple décrit précédemment par l‟équation (6.2), les valeurs estimées des paramètres , k3 et ont été obtenues, et sont montrées tableau 6.2.

Paramètre (mg/ml) (mg/ml) k3(hr-1)

Valeur estimée 0.09525 0.0817 0.0855

Tableau 6.2 : Valeurs estimées des paramètres de , k3 et correspondant à

l‟imprégnation par le SP des films de Tecoflex-EG100A réalisés par extrusion.

La quantité de SP absorbé dans les films de Tecoflex-EG100A a été calculée en utilisant

l‟équation (6.3) et la masse de SP absorbée dans le PU (obtenu par extrusion) au bout de 48 heures est de 1.319 mg. Alors, le rapport massique de SP dans le film est égal à 1.319/1076 = 0.00123 où 1076 est la masse en mg de PU dans lequel le SP a été imprégné. Le rapport massique maximum de SP dans le film, que l‟on obtiendrait au bout d‟un temps infini

d‟imprégnation est de 0.00124.

Nous pouvons voir que, le rapport massique de SP à la fin de l‟imprégnation pour des films de Tecoflex-EG100A réalisés soit par solvatation ou soit par extrusion, est quasiment le même (0.00136 et 0.00123 respectivement). Par ailleurs, les constantes cinétiques, k3, sont rigoureusement égales (0.0855 hr-1). Donc nous constatons que la cinétique d‟imprégnation des films de polyuréthane par du spiropyranne ne dépend pas de la façon de fabriquer ces films.

En ce qui concerne les films de Desmopan-9370A réalisés par extrusion, leur poids est égal à 0.9741 g et l‟épaisseur, la largeur, et la longueur de ces films sont 0.36 mm, 2.3 cm, et 7 cm respectivement. Pour ce type de polyuréthane, nous n‟avons pas déterminé la courbe de cinétique d‟imprégnation, mais nous avons simplement mesuré l‟absorbance du SP dans

l‟éthanol au début et à la fin de l‟imprégnation, c‟est à dire après 48 heures, (1.1081 et 0.6523 respectivement). Les concentrations de SP en mg par millilitre d‟éthanol au début et à la fin de l‟imprégnation (0.0955 et 0.0567 respectivement) ont été calculées en utilisant l‟équation 6.1. La quantité de SP absorbée dans les films de Desmopan-9370A a été calculée en utilisant

l‟équation (6.3) comme suit :

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Où CSP est la concentration en SP (mg/ml) après 48 heures d‟imprégnation. Le rapport massique de SP absorbé par les films de Desmopan-9370A à la fin d‟imprégnation est égal 3.926/974.1 = 0.00403 où 974.1 est la masse en mg de PU dans lequel le SP a été imprégné. Nous constatons que le Desmopan-9370A absorbe plus de SP par comparaison au Tecoflex-EG100A après 48 heures d‟imprégnation.