Influence de la modification de surface de silices précipitées

Influence de la modification de surface de silices précipitées sur les
propriétés des suspensions :
application des silices en milieu industriel
Candidature post-doc
Les silices précipitées représentent une part importante de la production mondiale des
silices amorphes synthétiques. Ces matériaux interviennent dans différents marchés tels que le
renforcement des polymères en remplacement des noirs de carbones, ou dans le marché des
dentifrices où l’on utilise leurs propriétés de polissage, et de rhéologie.
Missions :
Les silices de précipitation sont obtenues par l’action d’un acide type H2SO4 sur un
silicate de sodium. Un schéma réactionnel simplifié est illustré ci-dessous :
(Na2O)x (SiO2)y, nH2O + H2SO4 y SiO2 + x Na2SO4 + n H2O
Une modification des paramètres de synthèse tels que le pH, température, conditions
d’ajout, débits etc…. module fortement les caractéristiques physico-chimique (surface, taille des
agrégats…) des silices et plus particulièrement change leurs états de surface.
L’interface silice/matrice est un paramètre clé de ces systèmes car elle agit sur des
caractéristiques capitales comme la dispersion de la charge de silice ou encore sur les propriétés
mécaniques du matériau. Il est donc nécessaire de contrôler les propriétés de surface de la silice.
L’objectif de cette étude est tout d’abord de préparer des suspensions de silices
modifiées à partir de différents grades industriels et d’un dispersant et ensuite de caractériser
ces silices :
- en suspension diluée en étudiant les propriétés électrocinétiques par
acoustophorèse. Cette technique de mesure réalisée sur une large gamme de
fréquence permet aussi de calculer la distribution granulométrique des aggrégats.
- en suspension concentrée en étudiant les propriétés d’écoulement par rhéométrie.
- Sous forme pulvérulente à l’aide de diverses techniques analytiques comme
l’infrarouge couplée CO / NH4 / Pyridine pour l’acidité de surface ou l’infrarouge
couplée CO2 par la basicité de surface. Enfin, les techniques d’imageries seront aussi à
prendre en compte comme par exemple le MET couplée HAADF, l’EDX, la
tomographie ou encore l’AFM pour des caractérisations fines des surfaces.
Dans un deuxième temps de nouvelles techniques seront développées pour mieux
comprendre l’interaction de ces systèmes modifiés avec les différents composants des
formulations utilisées. Ces techniques viseront à caractériser la force de l’interaction ainsi que la
surface efficace d’interaction réelle avec les différents ingrédients de la formulation. Les
résultats de ces nouvelles techniques de caractérisation seront mis au regard des performances
applicatives obtenues. Cet ensemble permettra de mieux décrire l’interrelation entre les
propriétés d’usage et les paramètres procédés afin d’ajuster nos produits à l’application visée.
Le travail de recherche s’effectuera d’une part, au laboratoire du SPCTS (UMR 7301) sur
le site du CEC (centre européen de la céramique) à Limoges, d’autre part dans le laboratoire
Solvay (Aubervilliers)

Profil du candidat :
Le candidat, docteur, devra présenter des connaissances sur les systèmes colloïdaux,
dans des domaines pluridisciplinaires (caractérisation des interfaces d’oxydes, interface
chimie/physicochimie), une aptitude à travailler en laboratoire pour acquérir les résultats
expérimentaux. Une maîtrise des concepts expérimentaux et des outils fondamentaux de la
chimie des interfaces est fortement recommandée dans le cadre de ce projet et il sera fortement
apprécié que le/la candidat(e) ait des notions en procédés industriels.
Contrat : Durée 18 mois
Rémunération : à définir, pour information environ 30 à 40 k€ brut/an
Contact : [e-mail]
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