| Des nanoparticules (NP) d'oxyde metallique sont deja utilisees dans des formulations de revetements (peinture, vernis, laques, etc.) A base de solvants ou de resines epoxy. Ces particules, bien dispersees, pennettent d'obtenir des performances mecaniques et optiques superieures comparees A celles obtenues avec des formulations sans NP. Ces performances ne sont malheureusement pas toujours observees pour les formulations A bases aqueuses. En effet, ce type de formulation affiche generalement des problemes de stabilites (sedimentation, agregation, etc.). Ces problemes sont peu previsibles et difficiles a evaluer de facon quantitative, particulierement pour des teneurs faibles en NP (e.g. 1-3% m/m). Ce comportement inherent aux NP dispersees en milieux liquides, et l'absence de methodes simples pour observer ce comportement sont un frein majeur A leur utilisation dans des formulations de revetements A bases aqueuses.;Cette etude se concentre donc sur la comprehension des phenomenes de stabilisation et d'agregation des NP en milieux aqueux. La premiere etape de cette etude consiste a developper une methode simple et largement disponible A peu de frais pour faire l'observation de l'etat d'agregation des NP en suspension dans l'eau et divers milieux aqueux. Dans une deuxieme etape, utilisant la methode d'evaluation de la stabilite developpee precedemment, l'influence de divers parametres physico-chimiques (pH et force ionique) ayant un impact sur la stabilite des suspensions en fonction du temps a ete etudiee. Finalement, une evaluation du potentiel d'une dizaine de dispersants chimiques pour ameliorer la stabilite des suspensions de NP dans l'eau a ete effectuee.;Les particules utilisees dans cette etude sont des NP d'alumine (Al2O3) et d'oxyde de zinc (ZnO) obtenues commercialement sous forme de poudres seches. Ces particules ont prealablement ete caracterisees par microscopie electronique en transmission, par diffraction des rayons X, par BET ainsi que par ATG. Les resuftats obtenus concordent avec les fiches techniques du fabricant.;L'influence des milieux de dispersions (solvants organiques vs eau) sans recours des moyens de dispersions mecaniques autres que la simple agitation a ete evaluee par suivi de la vitesse de sedimentation sur des dispersions d'Al2O3 1,0% (m/m). Le choix des solvants organiques a ete effectue pour couvrir une plage de proprietes moleculaires (moment dipolaire, polarisabilite) et macroscopiques (constante dielectrique, tension de surface, energie de cohesion). Parmi les divers solvants etudies, les solvants protiques ainsi que l'eau se sont montres les plus efficaces pour disperser les NP.;Les NP utilisees, sous forme de poudre, sont deja dans un etat agglomere. Une fois en suspension dans l'eau, on devine la presence d'agregats par observation de sedimentation. Afin de briser ces agregats, deux types de traitements mecaniques ont ete evalues : traitement aux ultrasons (sonification) et agitation sous tres fort taux de cisaillement (homogeneisation). La sonification s'est averee plus efficace que l'homogeneisation.;Le milieu aqueux de reference choisi pour l'etude de la dispersion est une solution aqueuse de NaCl 10 mM et la concentration en NP a ete fixee 1,0% (m/m). L'influence des parametres de pH et de force ionique (conductivite) a ete evaluee par des mesures de la vitesse de sedimentation, par l'observation de l'etat d'agregation (absorption dans l'UV-Vis) ainsi que par la determination du potentiel zeta. Ces parametres ont une grande importance sur la stabilite de ces colloides puisqu'ils ont un impact direct sur les interactions electrostatiques entre les particules. Une diminution de ces forces de repulsion est favorable au phenomene d'agregation. Une zone d'instabilite entre pH 8 et 10 a ete determinee, le point isoelectrique mesure pour les NP d'Al2O3 et de ZnO etant de 8,9 et 9,2 respectivement. Une conductivite superieure 2,5 mS/cm provoque egalement une destabilisation des suspensions de NP. Malheureusement, le pH des formulations des resines aqueuses (peintures et vernis) dans lesquelles les NP doivent etre incorporees se situe entre 8 et 9. La conductivite de ces resines est toutefois inferieure A 2,5 mS/cm.;Enfin, une evaluation de differents dispersants chimiques pour stabiliser les suspensions de 1,0% (m/m) en NP dans la solution aqueuse standard (NaCl 10 mM) a ete faite. L'augmentation des interactions de repulsions (electrostatiques et/ou steriques) entre les particules par l'adsorption de dispersants est une voie simple et interessante pour minimiser l'agregation rapide des NP. L'efficacite de ces dispersants a ete evaluee par observation de la stabilite (agregation en fonction du temps) par absorption UV et par la vitesse de sedimentation, ainsi que par la mesure du potentiel zeta. Des polyacrylates de faibles masses moleculaires ainsi que des phosphates ont demontre une amelioration de la dispersion des NP apres plus de 28 jours. Pour certains dispersants commerciaux, cette amelioration s'est maintenue pendant plus de 70 jours. |
