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Révision : 05 juillet 2011 |
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Rapport d'activité scientifique du LGP2
(2006-2009)
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Chercheurs du LGP2
(Mai 2011) |
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IV - Science et Techniques Graphiques
IV - 4 - Fonctionnalisation de matériaux cellulosiques par adsorption de nanoparticules actives
La conception de papiers actifs peut être envisagée
comme une opportunité de valoriser les matériaux à base de fibres
de cellulose.
La modification des fibres de cellulose par un
agent actif en amont de la formation du papier permet d’aboutir
à une fonctionnalisation en profondeur et isotrope du matériau.
Pour éviter de dégrader les fibres de cellulose, les traitements
physico-chimiques basés sur l’adsorption par interactions
électrostatiques de nanoparticules cationiques actives semblent
les plus adaptées à cette modification grâce aux charges négatives
de surface présentes naturellement sur les fibres en milieu aqueux.
Afin d’obtenir une grande diversité de propriétés finales, les
polymères organiques semi-conducteurs sont apparus comme les
composés les plus appropriés à cause de leur grande compatibilité,
de leur faible coût et surtout de leur capacité à se solubiliser
dans la majorité des solvants organiques (chloroforme) pour donner,
par une étape de miniémulsification, des suspensions aqueuses stables
de nanoparticules chargées.
Ainsi, des polymères organiques photoluminescents
(PFFO) et conducteurs (P3OT) ont pu être miniémulsifiés à l’aide
d’un surfactant cationique, le bromure de tétradécyltriméthylammonium
(TTAB). Les études du rôle du TTAB et de son partage entre l’eau,
le chloroforme et l’interface eau/chloroforme ont démontré la
présence d’une quantité non négligeable de TTAB dans les nanoparticules.
L’oxydation au TEMPO des fibres de cellulose a permis d’améliorer
la capacité d’adsorption de nanoparticules de PFFO grâce à
l’augmentation des charges négatives en surface des fibres.
En outre, des formettes de papiers photoluminescentes
ont été obtenues suite à l’adsorption des nanoparticules de PFFO sur
des fibres cellulosiques de résineux avant la conception du matériau.
L’adsorption a pu être optimisée (en quantité et en homogénéité) par
des traitements mécaniques ou physico-chimiques réalisés respectivement
sur les fibres et les particules. D’un autre côté, la dilution de
nanoparticules chargées de P3OT a conduit à une agrégation progressive
de ces particules à la surface des fibres. En contrôlant ce facteur
de dilution, la quantité de nanoparticules de P3OT permettant la
saturation des fibres a été atteinte voire accentuée par la création
de charges négatives à la surface des fibres par adsorption de
carboxyméthyl cellulose (CMC). Finalement, les pastilles formées à
partir de fibres traitées se sont révélées hautement conductrices
sous pression après un dopage à l’iode mais l’instabilité de ce
dopage a entraîné une chute de cette conductivité au cours du temps.
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| Figure 1 - Nanoparticules P3OT adsorbées sur les fibres |
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| Figure 2 - Nanoparticules PFFO adsorbées sur les fibres |
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Figure 3 - Formette photoluminescente |
