1. Dynamique du mouillage pseudo-partiel de la silicepar des fondus de polymère
- Author
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Yonger, M, Sciences et Ingénierie de la Matière Molle (SIMM), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Solvay-Silica, UPMC - Université Paris 6 Pierre et Marie Curie, François Lequeux, Emilie Verneuil, and Bresson, Bruno
- Subjects
[PHYS]Physics [physics] ,wetting ,porous imbibition ,mouillage ,pseudo-partial wetting ,diffusion ,polymer melts ,[PHYS.COND.CM-SCM] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Soft Condensed Matter [cond-mat.soft] ,[PHYS] Physics [physics] ,fondus de polymère ,silice ,polybutadiene ,silica ,mouillage pseudo-partiel ,wetting films ,films de mouillages ,[PHYS.COND]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat] ,[PHYS.COND.CM-SCM]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Soft Condensed Matter [cond-mat.soft] ,[PHYS.COND] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat] ,imbibition poreux - Abstract
precipitated silica, which is porous at the 10 nm scale, has various industrial uses whereit is mixed with polymer melts, with characteristic molecular sizes in the nanometer range. Havinga high surface energy, silica tends to be covered by most liquids. As a consequence, when a liquiddroplet is deposited on silica surfaces, a thin “precursor” film spreads in front of the droplet, witha thickness of a few nanometers. By combining macroscopic observations and ellipsometry imaging,we found that polybutadiene and polystyrene melts on silica are in pseudo-partial wettingconditions, for which a droplet coexists with a precursor film at equilibrium, due to attractive longrange forces at the film length scale. The precursor film is composed of quasi-isolated moleculesdiffusing in two dimensions with a diffusion coefficient equal to the bulk self-diffusion coefficient.This provides valuable information on the polymer/silica interactions. Furthermore, we occasionallyobserve the growth of an instability, as a “secondary” film which is thicker than the precursorfilm. In contrast, polydimethylsiloxane melts are in total wetting conditions on silica: at equilibrium,a polymer film covers the silica surface and no droplets coexist with the film, due to repulsive longrange forces. Our observations of the imbibition of porous silica by polymer melts were related tothese results. Eventually, for low molar mass polymers, we find that the precursor film has nosignificant impacts on porous silica pellets imbibition., La silice de précipitation, poreuse à l’échelle de 10 nm, a de nombreuses applications industriellesdans lesquelles elle est mélangée avec des fondus de polymère, composés de molécules de dimensionnanométrique. La surface de la silice est de haute énergie, si bien qu’elle tend à être recouvertepar la plupart des liquides. Par conséquent, lorsqu’une goutte de liquide est déposée sur la surfacede la silice, un film « précurseur » s’étale au-devant de celle-ci, avec une épaisseur de l’ordre du nm.A l’aide d’observations macroscopiques et par imagerie ellipsométrique, nous avons mis en évidenceque le polybutadiène et le polystyrène sont en conditions de mouillage pseudo-partiel avecla silice : une goutte macroscopique coexiste à l’équilibre avec le film précurseur en raison de laprésence de forces à longue portée attractive à l’échelle du film. Le film précurseur est en fait forméde molécules quasi-isolées qui diffusent avec un coefficient de diffusion égal au coefficient d'autodiffusion mesuré en volume. Ceci nous donne des indications précieuses sur les interactions polymère/silice. Par ailleurs nous observons dans certains cas la croissance d’une instabilité, prenant laforme d’un film « secondaire » d’épaisseur supérieure à celle du film précurseur. Le polydiméthylsiloxaneest quant à lui en conditions de mouillage total sur la silice, et seul un film existe àl’équilibre, les forces à longues portées étant répulsives. L'imbibition de la silice poreuse peut égalementse relier à ces observations. Finalement, nous déduisons que le film précurseur pour desfaibles masses de polymères a peu d'impact sur la dynamique d’imbibition de pastilles de siliceporeuse.
- Published
- 2016