Pour mettre en oeuvre la technique de mont´ee capillaire d´ecrite dans le pra- ragraphe 4.1.3.3, l’appareil utilis´e est un tensiom`etre Kruss K12, compos´e d’une microbalance ´electronique sur laquelle une cellule en acier inoxydable, contenant la poudre `a analyser, est fix´ee. Un r´eservoir de liquide est maintenu dans une double enveloppe thermostat´ee `a temp´erature constante grˆace `a un bain thermostat´e (Haak K20/DC5) `a 20°C. Un filtre est plac´e dans le fond de la cellule pour ´eviter que la poudre ne passe au travers des orifices. Une quantit´e de poudre est plac´ee `a l’int´erieur de la cellule puis elle est tass´ee par centrifugation afin d’avoir un tassement reproduc- tible de l’´echantillon et d’´eviter les effets de voˆute pendant l’analyse. L’acquisition est faite avec le logiciel Kruss Laboratory Desktop 3.0.
L’hexane est utilis´e comme liquide totalement mouillant des alumines, en vue de d´eterminer la constante d’appareillage Cw. Ensuite pour d´eterminer l’´energie de
surface des alumines, trois liquides sont n´ecessaires. Nous avons utilis´e le dod´ecane, le tolu`ene et l’eau dont les caract´eristiques sont regroup´ees dans le tableau 8.3.
Liquide γL γLLW γLAB γL+ γL−
dod´ecane 25,66 25,66 0 0 0 tolu`ene 28,4 2,3 26,1 0 2,3
eau 72,8 21,8 51 25,5 25,5
Tab. 8.3: Caract´eristiques des liquides utilis´es en mont´ee capillaire (mJ/m2) `a
temp´erature ambiante
Apr`es avoir pr´esent´e les caract´eristiques des alumines examin´ees, et les conditions exp´erimentales adopt´ees pour les diff´erentes m´ethodes d’analyses utilis´ees, abordons
8.6. LA MONT ´EE CAPILLAIRE
maintenant les r´esultats de l’´etude des propri´et´es de surface des alumines Ba¨ıkowski par CGI et autres m´ethodes de caract´erisation.
Cinqui`eme partie
Energie de surface des alumines
´etudi´ees par mouillabilit´e et
Chapitre 9
Caract´erisation des alumines par
CGI-DI
9.1
Mise en forme et influence de la compaction
Les r´esultats pr´esent´es dans ce paragraphe illustrent l’´etude men´ee sur l’influence de la compaction sur les param`etres de CGI-DI suite `a la mise en forme appliqu´ee `
a l’alumine γ BT25 n´ecessaire pour son ´etude.
Le tableau 9.1 donne les valeurs de la composante dispersive de l’´energie de surface
γd
S (exprim´ee en mJ/m2) pour l’alumine compact´ee `a diff´erentes pressions. Cette
composante qui repr´esente la mesure des forces de London, est obtenue par l’injec- tion des alcanes lin´eaires. Pour les pressions de 5, 7, 10 et 12 MPa, deux diff´erentes colonnes ont ´et´e pr´epar´ees et examin´ees en vue d’´etudier la reproductibilit´e des analyses. A ces pressions, les valeurs obtenues sont report´ees dans le tableau 9.1.
pression (MPa) 0 5 7 10 12 15 35 98
γd
S (mJ/m2) 68 63±1 69±1 68±1 72±2 62 65 77±2
Tab. 9.1: Composante dispersive de l’´energie de surface (γd
S) de l’alumine γ BT25
compact´ee `a diff´erentes pressions
Les valeurs de γd
S varient peu avec la pression except´e `a 98 MPa.
Les valeurs d’Isp sont regroup´ees dans le tableau 9.2.
pression (MPa) 0 5 7 10 12 15 35 98
Isp dichlorom´ethane (kJ/mol) 14 10 11 12 12 10 11 10
Tab. 9.2: Composante sp´ecifique de l’´energie de surface (Isp) de l’alumine γ BT25
CHAPITRE 9. CARACT ´ERISATION DES ALUMINES PAR CGI-DI
Elles repr´esentent la mesure de la composante sp´ecifique de l’´energie de surface et sont obtenues par injection d’une sonde polaire acide, le dichlorom´ethane. Les sondes basiques sont tr`es fortement retenues `a 170°C par l’alumine γ contenue dans la colonne refl´etant le fort caract`ere acide de la surface de cette poudre. Des essais ont ´et´e r´ealis´es `a une temp´erature sup´erieure `a 170°C montrant qu’il est n´ecessaire d’atteindre 280°C pour obtenir des pics chromatographiques exploitables en CGI- DI. Cependant, une telle temp´erature ne peut ˆetre utilis´ee du fait du risque de d´egradation de la sonde organique.
Une l´eg`ere diminution de l’Isp est observ´ee entre la poudre non compact´ee avec une
valeur de 14 kJ.mol−1 et les poudres compact´ees avec des valeurs comprises entre 10 et 12 kJ.mol−1.
La rugosit´e de la surface des poudres compact´ees aux diff´erentes pressions a ´et´e examin´ee par la comparaison entre le param`etre exp´erimental χexp et le param`etre
th´eorique χT selon le mod`ele de Brendl´e (´equation 5.22). La figure 9.1 pr´esente les
r´esultats de χexpen fonction de χT pour deux s´eries d’analyses utilisant deux colonnes
diff´erentes remplies avec la mˆeme poudre. Les valeurs de χexp donn´ees r´esultent de
la moyenne des r´esultats exp´erimentaux. Chaque point de la figure correspond aux poudres compact´ees aux diff´erentes pressions et ce pour chaque sonde.
5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 T exp 0MPa 5MPa 7MPa 10MPa 12MPa 15MPa 35MPa 98MPa Cyclo6 2,3,4TMP 2,5DMH Cyclo8
Fig. 9.1: Graphe de χexp en fonction de χT pour l’alumine γ BT25 avec les sondes cy-
clohexane (Cyclo6), 2,3,4-trim´ethylpentane (2,3,4-TMP), 2,5-dim´ethylhexane (2,5- DMH) et cyclooctane (Cyclo8) pour les diff´erentes pressions de compaction
Pour chaque sonde, de nombreux points se superposent montrant l’absence d’in- fluence de la compaction sur le χexp. Les valeurs de χexpet χT sont identiques quelque
soit la pression dans le cas de la sonde 2,3,4-trim´ethylpentane, t´emoignant que la surface de l’alumine est plane `a l’´echelle de cette mol´ecule, la compaction ne modifie pas cette propri´et´e. Les trois autres sondes sont plus `a mˆeme de d´etecter de la rugo- sit´e de surface, preuve en sont les ´ecarts entre χexp et χT. Il n’y a pas de corr´elation
claire entre pression de compactage et χexp.