Etude des propriétés de mouillage

Etude des propriétés de mouillage

Le « mouillage » se produit lorsqu’ un liquide s’écoule ou s’étale quand il est appliqué à la surface d’un solide. Le mouillage permet à la colle d’établir un contact intime avec la surface d’un matériel à coller. En fonction de l’énergie de surface du matériel, une colle mouillera naturellement et coulera sur la surface ou on aura tendance à perler. Un bon mouillage est une condition nécessaire pour un collage. Les propriétés de mouillage jouent un rôle important dans de nombreuses applications industrielles. Certaines technologies appliquées aux poudres, telles que la graduation, la désagrégation de particules ou de dissolution, nécessitent probablement la mise en contact des solides divisés avec un substrat liquide. En effet, la tendance à mouiller est déterminée par l’équilibre entre les forces d’adhésion qui opèrent entre le solide et les autres phases.

Adhésion et mouillage 

Adhésion

Définition
On peut définir l’adhésion comme étant un phénomène interfacial dans lequel des forces physiques et/ou chimiques se créent entre deux surfaces mises en contact. En d’autres termes, la force d’adhésion est une mesure du degré d’attraction entre deux surfaces et c’est donc l’étude des deux matériaux [9]. Néanmoins, l’adhérence est la propriété de résistance à la rupture de ces deux surfaces. C’est un phénomène qui s’oppose au glissement de deux surfaces en contact. La notion d’adhésion est souvent relative en l’interface en deux solides élastiques ou deux milieux viscoélastiques. La mouillabilité d’une surface n’est en fait qu’une variante de cette propriété dans son application aux interfaces liquides-solides. Elle caractérise l’adhésion d’un liquide à la surface d’un solide.

Mécanisme d’adhésion directe
La compréhension du phénomène d’adhésion a fait l’objet de nombreux travaux compte tenu de l’importance grandissante des structures collées dans les domaines de production d’automobiles, l’aéronautique, la biologie, le packaging. On peut classer les théories développées afin de caractériser l’adhésion entre milieux en 6 catégories.

-L’ancrage mécanique
En 1925, Mac Bain et Hopkins [10] ont été les premiers à proposer la théorie mécanique de l’adhésion. Leur modèle attribue l’origine de l’adhésion à l’accrochage du revêtement à la surface des substrats dans les aspérités, les cavités et les pores. Ils envisagent alors une interpénétration « macroscopique » entre les deux matériaux en contact.
-La théorie physique de l’adsorption
Selon cette théorie, l’adhésion est le résultat de liaisons intermoléculaires qui ne se produisent qu’à très faibles distances entre les molécules du polymère et celles du substrat. Ces forces sont connues sous le nom de forces de Van Der Walls.
-La théorie de l’inter-diffusion
Cette théorie développée par Voyuskii (1971) [11] repose sur le phénomène de la diffusion. Elle est principalement utilisée pour décrire l’adhésion de deux matériaux de même nature. Pour les polymères, l’inter-diffusion se traduit par un enchevêtrement des macromolécules au niveau de l’interface des deux polymères assemblés. La diffusion est régie par des paramètres thermodynamiques (compatibilité entre les deux matériaux assemblés) et cinétiques (lié à la capacité des macromolécules à venir s’enchevêtrer dans l’autre matériau).
-La théorie de liaisons chimiques
La théorie chimique a été proposée par Buchan et Rae (1946) [12]. L’adhésion est basée ici sur la formation de liaisons chimiques iono-covalentes. Ces liaisons sont parmi les plus fortes (jusqu’à 1000 kJ.mol−1) : elles assurent aux assemblages collés une résistance à la rupture importante et une meilleure durabilité, contrairement aux liaisons de type Van Der Waals ou liaisons Hydrogène.
-La théorie électrique
Pour expliquer le phénomène de l’adhésion, cette théorie, proposée par Deryagin (1948) [13] par le biais d’un transfert d’électrons, lié à des propriétés électroniques différentes d’un métal et d’un polymère. La double couche électrique formée suite à ce transfert est assimilée à un condensateur plan.

L’hydrophobie

La recherche et la mise au point de surfaces hydrophobes, voire super hydrophobes, présentent des enjeux scientifiques et économiques importants mettant en jeu la science des interfaces. Normalement, de telles surfaces doivent avoir des propriétés autonettoyantes ou de séchage qui les rendent fonctionnelles pour des applications pratiques vis-à-vis de nombreux produits ; par exemple, les applications médicales et alimentaires, les vêtements et les chaussures, les vitres, tous ces matériaux sont rendus imperméables. Dans la littérature, les chercheurs ont montré qu’un traitement chimique pouvait changer les propriétés d’une surface en la rendant super hydrophile ou super hydrophobe. Des recherches récentes ont démontré la possibilité de rendre une surface hydrophile, hydrophobe voire même super hydrophobe par texturât.

La Super hydrophobie

Un matériau est dit super hydrophobe (angle de contact > 150°) lorsque sa surface est extrêmement difficile à mouiller (avec l’eau, et à priori avec n’importe quel liquide).

La nature offre des exemples remarquables de surfaces super hydrophobes, notamment les feuilles de lotus sur lesquelles l’eau ruisselle sans jamais les mouiller. C’est pourquoi ce phénomène est dénommé aussi l’effet lotus. Cette observation a suscité de nombreux travaux afin de fabriquer des surfaces artificielles super hydrophobes aux propriétés autonettoyantes, en créant une surface rugueuse sur un matériau hydrophobe, ou en modifiant une surface rugueuse avec des revêtements hydrophobes [15]. Les deux méthodes nécessitent une surface à faible énergie de surface et donc un angle de contact supérieur à 90° . Les procédés permettant d’obtenir une faible énergie de surface consistent généralement à modifier les surfaces avec des revêtements chimiques (organiques). Toutefois, l’hydrophobie des surfaces traitées chimiquement se détériore au fil du temps, ce qui entraîne des problèmes majeurs sur les surfaces super hydrophobes artificielles telles que le vieillissement et la détérioration (longévité). C’est pourquoi la fonctionnalisation physique semble être la meilleure solution pour renforcer l’hydrophobie des surfaces. Selon la technique de fabrication de surface, la rugosité de surface induisant la super hydrophobie peut provenir d’obstacles irréguliers ou régulièrement micro texturés, de rugosités fractales ou hiérarchiques, ou de forêts de nanofils ou nanotubes .

Table des matières

Introduction Générale
Chapitre1 Etude des propriétés de mouillage
I.Adhésion et mouillage
1.Adhésion
a.Définition
b.Mécanisme d’adhésion directe
2.Mouillage
II. L’hydrophobie
1.Définition
2. La Super hydrophobie
3.Grandeurs physiques concernées : angle d’avancée, angle de reculée, Hystérèse de l’angle de contact
III. Les surfaces super hydrophobes
1.Définition
2.Surfaces naturelles
3.Surfaces biomimétiques
4.Surfaces textiles
Chapitre2 Généralités sur les composés dérivés du thiénothiophène
I. Stratégie de synthèse des monomères
1.Définition
2.Objectifs
3.Réactivité
a.Synthèse de l’acide thiéno [3,4-b] thiophène-2-carboxylique
b.Synthèse de 3,4-diamino-2,5 dicyanothiéno [2,3-b] thiophène
c.Synthèse de 3-amino-4-cyanothiophène substitué
II . Synthèse des polythiophènes
1.Synthèse des dérivés du thiophène
2.Synthèse des bithiophènes
3.Synthèse des terthiophènes
4.Synthèse chimique
5.Synthèse électrochimique
Conclusion générale
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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