6.2.1 La CGI-DI
Cinq concentrations ont été testées entre 0 et 10 % d’Aérosil® R972 et les résultats obtenus en CGI-DI sont présentés dans le tableau 6.7. La concentration de 0 % correspond au talc J passé au BBP15 durant le même temps que les échantillons enrobés avec de la silice à savoir 30 min.
γd
S (mJ/m
2) ± 2,0 I
M(χT) ± 0,01 ∆Gspa (kJ/mol) ± 0,11
Alcanes linéaires 2,3,4 TMP Cyclo 7 CHCl3
Talc 0 % Si 161,0 0,54 0,14 13,85 Talc 1 % Si 157,7 0,40 0,14 13,38 Talc 3 % Si 152,3 0,41 0,15 13,50 Talc 5 % Si 151,0 0,49 0,15 13,40 Talc 10 % Si 149,9 0,39 0,15 13,53
Tableau 6.7 − Influence de la concentration en silice hydrophobe analysée en CGI-DI
Lorsque la concentration en silice hydrophobe augmente, la composante dispersive de l’énergie de surface mesurée en CGI-DI diminue. De faibles concentrations entraînent une diminution de γSd et ensuite celui-ci tend à se stabiliser pour des concentrations plus élevées. Entre 0 % et 5 %, la composante dispersive diminue de 10 mJ/m2 alors que pour une nouvelle
donc nécessaire pour rendre difficilement accessible une partie des sites d’adsorption des alcanes linéaires, notamment les espaces inter-feuillets (figure 6.1) ce qui irait dans le sens d’une insertion de silice dans ces espaces (figure 5.37). Cette évolution de γSd en deux paliers entre 0 et 5 % et 5 et 10 % peut être mise en parallèle avec l’évolution de la pente à l’origine
Sx décrite dans le paragraphe 5.2.4 (figures 5.14 et 5.17).
De même, une très faible concentration de silice hydrophobe (1 %) fait chuter l’indice de morphologie observé avec la sonde ramifiée [2,3,4 TMP] de 0,54 à 0,40, ensuite cet indice de morphologie se stabilise. Cela signifie que l’accessibilité à certains sites d’adsorption communs aux alcanes linéaires et à la sonde ramifiée est modifiée par la présence d’Aérosil® R972. En l’absence de silice, l’indice de morphologie calculé avec la sonde cycloheptane est quand à lui très faible signifiant une très faible accessibilité de cette sonde aux espaces interfeuillets. L’ajout d’Aérosil® R972 ne modifie pas ce résultat. Ces indices de morphologie indiquent que le 2,3,4 TMP est plus apte à détecter l’influence de l’enrobage que le cycloheptane. Le ∆Gspa diminue lorsque l’on compare le talc avant et après enrobage. En revanche il ne varie pas en fonction du taux de silice hydrophobe.
En conclusion, du point de vue de la CGI-DI, l’enrobage du talc avec l’Aérosil® R972 contribue à la diminution des composantes dispersive et spécifique de l’énergie de surface du talc, interprétées par la disparition des sites d’adsorption accessibles aux alcanes linéaires et au chloroforme situés sur les surfaces latérales. Ces résultats vont donc dans le sens d’une insertion de la silice hydrophobe dans les interstices du talc évoquée dans le paragraphe 5.3.3.2.
6.2.2 La CGI-CF
Les surfaces spécifiques et les indices d’irreversibilité obtenus avec l’isopropanol et l’octane et déterminés à partir des isothermes de désorption sont comparées aux résultats obtenus avec le diazote (tableau 6.8).
Diazote CGI-CF
Octane Isopropanol
SN2 (m2/g) Soct(m2/g) Iirr(%) Siso (m2/g) ± 0,2 Iirr (%) ± 0,3 ± 0,5 ± 0,2 ± 1,3 Talc 0 % Si 11,7 15,3 6,1 9,9 19,7 Talc 1 % Si 11,9 18,7 5,8 11,1 21,0 Talc 3 % Si 15,5 24,4 3,0 17,6 12,0 Talc 5 % Si 16,4 20,9 2,4 14,5 13,6 Talc 10 % Si 20,6 22,9 2,0 15,9 12,6
Tableau 6.8 − Influence de la concentration en silice hydrophobe sur les surfaces spécifiques
et les indices d’irreversibilité
L’augmentation de la surface spécifique observée avec le diazote lorsque la concentration en Aérosil® R972 est confirmée par les surfaces spécifiques obtenues avec les deux sondes organiques. La surface spécifique avec l’octane est supérieure à celle avec l’isopropanol. Comme expliqué précédemment (tableau 6.2), l’indice d’irréversibilité plus élevé obtenu avec l’isopro- panol, causé par une interaction plus forte entre le talc et cette sonde (liaisons Hydrogène avec les surface basales [Si-O-Si] et latérales [Si-OH]), tend à diminuer la surface spécifique car la quantité adsorbée irréversiblement n’entre pas en compte dans le calcul de la surface.
De plus, l’enrobage a pour effet de diminuer Iirr avec les deux sondes lorsque la concen- tration en silice hydrophobe augmente. Ces diminutions reflètent la disparition des sites de haute énergie à la surface du talc que l’Aérosil® R972 vient masquer.
Le tracé des FDRJ avec les deux sondes octane et isopropanol (figure 6.6) permet lui aussi d’interpréter l’enrobage du talc par la silice hydrophobe.
Octane Isopropanol
Figure 6.6 − Tracé des FDRJ en fonction du taux d’enrobage
Sur le tracé des FDRJ de l’isopropanol, nous observons facilement une augmentation du nombre de sites de basse énergie, sites attribués à la fois aux surfaces basales du talc et à la silice hydrophobe (pic à 19 kJ/mol). Cela traduit une augmentation de sites de basse énergie due à la présence de silice hydrophobe. De plus, sur ce même graphique des FDRJ avec l’isopropanol, les sites de haute énergie attribués aux surfaces latérales s’estompent, ce qui peut signifier que l’Aérosil® R972 se fixe en partie sur les surfaces latérales. Cela se confirme sur le tracé des FDRJ avec l’octane : les deux épaulements vers les hautes énergies tentent à s’estomper.
Les indices d’hétérogénéité avec l’isopropanol (tableau 6.9) qui découlent de ces FDRJ tendent à diminuer lorsque la concentration en silice hydrophobe augmente.
Ih(%) Octane Isopropanol Talc 0 % Si 13,3 ± 0,9 33 ± 0,8 Talc 1 % Si 18 ± 0,7 29 ± 4,1 Talc 3 % Si 12 ± 3,6 27 ± 2,0 Talc 5 % Si 12 ± 4,2 25 ± 2,7 Talc 10 % Si 22 ± 0,6 25 ± 2,7
Tableau 6.9 − Comparaison des indices d’hétérogénéité en fonction du taux d’enrobage
de silice hydrophobe
Cette diminution s’explique une fois encore par la disparition d’une part des sites de haute énergie au niveau des surfaces latérales masqués par l’Aérosil® R972. Il est difficile de définir
une tendance franche avec l’octane.
Les résultats en CGI-CF confirment la présence de l’enrobage et vont dans le sens d’un masquage des sites de haute énergie au niveau des surfaces latérales par l’adsorption d’Aérosil® R972 au niveau de ces sites.
6.2.3 La méthode de la goutte posée
Le tableau 6.10 présente les angles de contact obtenus avec les deux liquides sondes utilisés (eau et diiodométhane) ainsi que les valeurs de composantes de l’énergie de surface calculées à
l’aide du modèle d’Owens, Wendt, Rabel et Kaelble.
θeau (°) θdiiodométhane (°) γSd (mJ/m2) γ p S (mJ/m2) γS (mJ/m2) Talc 0 % Si 52,0 ± 1,6 32,3 ± 0,4 33,1 ± 0,5 20,0 ± 1,2 53,1 ± 1,6 Talc 1 % Si 57,3 ± 2,9 32,3 ± 1,1 34,3 ± 1,3 20,0 ± 1,6 54,3 ± 2,9 Talc 3 % Si 80,3 ± 1,3 31,5 ± 1,4 40,7 ± 1,1 21,1 ± 2,0 61,8 ± 3,1 Talc 5 % Si 108,0 ± 2,7 34,1 ± 0,4 47,7 ± 1,1 17,5 ± 0,6 65,3 ± 1,7 Talc 10 % Si 130,2 ± 0,5 35,6 ± 0,4 53,1 ± 0,4 15,5 ± 0,6 68,7 ± 1,0
Tableau 6.10 − Influence de la concentration d’Aérosil® R972 sur les angles de contact
mesurés par la méthode la goutte posée et valeurs des composantes de l’énergie de surface calculées
L’hydrophobisation des particules s’observe lorsque la concentration en silice hydrophobe augmente puisque l’angle de contact avec l’eau augmente dès le premier pourcent de silice ajouté. Cette augmentation de θeau est très importante puisqu’elle atteint une valeur de 130°
pour une concentration de 10 % de silice. L’angle de contact obtenu avec le diiodométhane augmente quant à lui de façon très modérée. L’augmentation de θeau se traduit par une augmentation de γSd. Le diiodométhane, quant à lui est un liquide avec une composante polaire très faible (2,4 mJ/m2). L’augmentation de θdiiodométhanerend plus prépondérante cette faible composante polaire. Cela se caractérise par la diminution de γSp témoignant également de l’hydrophobisation des particules enrobées due à la présence du greffage apolaire à la surface de la silice.