6.5.1 La CGI-DI
Afin d’observer d’éventuelles modifications en terme d’énergie de surface que pourraient subir l’Aérosil® R972 au sein du BBP15, celui-ci a été traité seul durant 60 min au BBP15. L’énergie apportée à cette silice ne peut certes pas être comparée à l’énergie d’impact que subissent les 3 % de silice en présence de 97 % de talc dans le cas de l’enrobage mais elle permet une première approche sur d’éventuelles modifications d’énergie de surface que cette silice greffée est susceptible de subir. Les résultats sont présentés dans le tableau 6.19.
γd
S (mJ/m2) ± 2,0 IM(χT) ± 0,01 ∆Gspa (kJ/mol) ± 0,11
Alcanes linéaires 2,3,4 TMP Cyclo 7 CHCl3
Aérosil® R972 brute 32,8 0,99 0,78 Non quantifiable Aérosil® R972 60 min 43,7 0,84 0,53 7,48
Tableau 6.19 − Influence du temps du traitement de l’Aérosil® R972 au BBP15 sur les
paramètres analysés en CGI-DI
Nous notons une modification de la surface de la silice hydrophobe au cours du traitement qui fait croître γdS. Cette augmentation importante (33 %) va dans le sens d’un arrachement des fonctions diméthyldichlorosilane fixées à la surface de la silice pour la rendre hydrophobe [Khalfi et al., 1996]. Avec le départ de ces fonctions, une part des groupements silanols se retrouve alors découverte, interagissant plus fortement avec les sondes alcanes. Cela engendre également une rugosité de surface notée par la diminution des IM(χT). De plus, alors que le chloroforme n’a pas d’affinité avec l’Aérosil® R972 brute, après 60 min de traitement au BBP15 la rétention du chloroforme est augmentée d’où l’apparition d’un ∆Gspa . De la même façon, cela peut s’expliquer par le départ des groupements hydrophobes libérant des sites silanols capables d’interagir avec le chloroforme par le biais d’interactions Hydrogène.
6.5.2 La CGI-CF
Les surfaces spécifiques associées à l’analyse de des isothermes de désorption sont présentées dans le tableau 6.20.
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 Aérosil® R972 brute 109,9 163,4 0,2 96,1 0,6 Aérosil® R972 60 min 109,9 83,7 0,1 78,9 3,4
Tableau 6.20 − Influence du passage de l’Aérosil® R972 au BBP15 sur les surfaces spéci-
fiques et les indices d’irreversibilité
Le passage de l’Aérosil® R972 durant 60 min au BBP15 entraîne une forte diminution de la surface spécifique mesurée avec les sondes organiques, celle avec l’octane diminuant de moitié. Deux phénomènes peuvent être à l’origine de ces modifications : une agglomération des particules et/ou de nouveau la modification du greffage hydrophobe.
Le tracé des isothermes de sorption au diazote laisse entrevoir un hystérèse entre l’adsorp- tion et la désorption plus important dans le cas de l’Aérosil® R972 traité que dans le cas de l’Aérosil® R972 brute (figure 6.9).
Figure 6.9 − Hystérèses entre isothermes d’adsorption et de désorption de l’Aérosil® R972
brute (à gauche) et après traitement durant 60 min au BBP15 (à droite)
Cette hystérèse mettrait en évidence l’agglomération de cette silice hydrophobe après traitement au BBP15 durant 60 min, formant ainsi une mésoporosité au sein des agglomérats. Cette agglomération est visible sur les photos au microscope électronique à balayage (figure 6.10) et elle s’accorde avec l’agglomération de la silice à la surface du talc évoquée dans le chapitre précédent (5.35). Au grandissement x 12800, la structure de l’Aérosil® R972 brute semble "lâche" alors qu’après traitement des agglomérats compacts semblent s’être formés.
Le tracé des FDRJ (figure 6.11) met également en évidence l’importante modification chimique de la surface de la silice dû au passage de l’Aérosil® R972 durant 60 min au BBP15, sans que celle-ci se répercute au niveau morphologique.
Aérosil® R972 brute Aérosil® R972 - 60 min - BBP15
x 1600
x 12800
Figure 6.10 − Agglomération de l’Aérosil® R972 après passage durant 60 min au BBP15
Octane Isopropanol
Figure 6.11 − Tracé des FDRJ de l’Aérosil® R972 brute et après 60 min de passage au
La "traînée" du pic de la FDRJ obtenue avec l’isopropanol, après traitement de la silice, montre l’apparition de sites d’adsorption vers les hautes énergies. Cela peut s’interpréter comme une altération importante du greffage de diméthyldichlorosilane, greffage donnant ses propriétés hydrophobes à l’Aérosil® R972. Cette altération laisserait apparaître des sites silanols de haute énergie. Cependant, les FDRJ correspondant à l’octane se superpose presque parfaitement, ce qui signifierait que la détérioration du greffage n’a pas d’influence sur la morphologie de la surface, à l’échelle de l’octane.
Les indices d’hétérogénéité (tableau 6.21) sont en accord avec les observations précédentes. L’indice d’hétérogénéité avec l’octane est stable, le passage de l’Aérosil® R972 au BBP15 ne créé pas d’imperfections structurales engendrant des interactions de haute énergie avec cette sonde. En revanche, en ce qui concerne l’isopropanol, cet indice augmente ce qui est en accord avec l’apparition de la "traînée" vers les hautes énergies.
Ih (%)
Octane Isopropanol Aérosil® R972 brute 13,0 ± 2,9 22,0 ± 2,6 Aérosil® R972 60 min 11,0 ± 0,8 28,0 ± 1,2
Tableau 6.21 − Comparaison des indices d’hétérogénéité de l’Aérosil® R972 brute et après
60 min de passage au BBP15
6.5.3 La méthode de la goutte posée
Comme cela a déjà été mis en évidence dans le tableau 5.14, l’hydrophilisation du talc se manifeste par la diminution de l’angle de contact obtenu avec l’eau ce qui fait chuter la composante dispersive de l’énergie de surface. Même si l’altération du greffage de la silice hydrophobe reste une hypothèse dans le cas de l’enrobage car elle est mise en évidence dans le cas du traitement de l’Aérosil® R972 passée seule au BBP15, l’augmentation de γpS va dans le sens de l’apparition de silanols à la surface de la silice hydrophobe elle-même présente à la surface du talc. En revanche, l’arrachement du greffage apolaire n’entraîne pas de fortes modifications de la composante dispersive. Cela est plus visible sur les gouttes posées effectuées sur l’Aérosil® R972 traitée seule (tableau 6.22) : la composante polaire augmente avec le temps de traitement de la silice hydrophobe au BBP15.
θeau(°) θdiiodométhane (°) γSd (mJ/m 2) γp S (mJ/m 2) γ S (mJ/m2) Aérosil® R972 brute 140,8 ± 1,4 47,9 ± 2,4 46,9 ± 2,1 2,5 ± 1,9 49,4 ± 4,0 Aérosil® R972 60 min 132,1 ± 1,0 38,6 ± 1,6 51,7 ± 1,3 11,7 ± 2,0 63,4 ± 3,7
Tableau 6.22 − Influence du traitement de l’Aérosil® R972 sur les angles de contact
mesurés par la méthode la goutte posée et valeurs des composantes de l’énergie de surface calculées