Nanocomposites PP/EPR/ Oxyde de graphène : effets de la synthèse par voie chimique et de la fonctionnalisation sur les propriétés physico-chimiques

Abstract

La présente étude concerne la synthèse des oxydes de graphène (GOs) par oxydation en phase liquide en utilisant des acides fortement concentrés tels que H2SO4, HNO3, H2SO4/HNO3 et H2SO4/H2O2. Les vitesses d'oxydation et la nature des groupements fonctionnels de surface ont été déterminées selon la méthode de Boehm, par XPS et par DRX. Les techniques de Boehm et FTIR ont révélé que les traitements d'oxydation ont introduit une variété de groupements fonctionnels oxygénés à la surface du graphite. L'étude de la structure par DRX a montré une augmentation de l’espace interfoliaire due à l'intercalation des groupes oxygénés à l'intérieur de la structure lamellaire. Des molécules d'alkylamine et de silane ont été greffées sur les groupes époxy, hydroxyle et carboxyle résultant des réactions d'oxydation du graphite. Les résultats indiquent un espacement amélioré significatif des plans du graphène. La caractérisation UV-vis a révélé la restauration de la structure conjuguée graphénique par intercalation de l'oxyde de graphène avec l'alkylamine. Aussi, l'effet de l'oxyde de graphène et de ses dérivés sur les propriétés mécaniques, thermiques et morphologiques des nanocomposites PP/EPR a aussi été étudié. Afin d'obtenir une meilleure dispersion de la nanocharge et d'améliorer son interaction avec la matrice polymère, on a utilisé comme compatibilisants des polypropylènes greffés à l'amine et à l'alcool. Les nanocomposites ont été préparés via un procédé de mélange à l'état fondu dans un mélangeur de type Brabender. L'ajout de l’oxyde de graphène (GO) et des compatibilisants fonctionnalisés a amélioré la résistance à la traction et le module d'Young des nanocomposites PP/EPR, alors que l'allongement et la résistance aux chocs ‘Izod’ ont été affectés négativement. En outre, l'analyse par ATG a montré que l'incorporation du GO et les compatibilisants améliorent de manière significative la stabilité thermique. Les micrographes MEB des surfaces fracturées des nanocomposites ont révélé une bonne dispersion de l’oxyde de graphène fonctionnalisé dans la matrice polymère.