FR2882997A1 - Exfoliating an intercalated clay, useful in e.g. animal/human feeds, plastification, surface coatings and in nanocomposite, comprises preparing intercalated clay from clay and intercalating compound and lyophilizing in presence of water - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé d'exfoliation d'argilesThe present invention relates to a method of exfoliation of clays
intercalées, et les argiles intercalées exfoliées obtenues ainsi que leurs utilisations. intercalated and exfoliated intercalated clays obtained and their uses.
Les argiles sont des roches composées principalement de silicates en feuillets (phyllosilicates) plus ou moins hydratés. Les phyllosilicates sont les composés de l'anion orthosilicate où les tétraèdres partagent entre eux trois de leurs oxygènes, le quatrième étant toujours tourné du même côté du feuillet ainsi formé. La structure peut être représentée comme un assemblage bidimensionnel de deux types de forme géométrique: l'octaèdre et le tétraèdre. Trois types de phyllosilicates sont ainsi définis: - les phyllosilicates 1:1 dont le feuillet est constitué par la juxtaposition d'une couche tétraédrique à une couche octaédrique. L'épaisseur de ce type de feuillet est de 0,70 nm. La kaolinite est le composé le plus représentatif de ce groupe. The clays are rocks composed mainly of silicates in sheets (phyllosilicates) more or less hydrated. Phyllosilicates are the compounds of the orthosilicate anion where the tetrahedra share three of their oxygens, the fourth being always turned on the same side of the sheet thus formed. The structure can be represented as a two-dimensional assembly of two types of geometric shapes: the octahedron and the tetrahedron. Three types of phyllosilicates are thus defined: the phyllosilicates 1: 1, the sheet of which consists of the juxtaposition of a tetrahedral layer to an octahedral layer. The thickness of this type of sheet is 0.70 nm. Kaolinite is the most representative compound in this group.
- les phyllosilicates 2:1 dont le feuillet est constitué d'une couche octaédrique comprise entre deux couches tétraédriques. L'épaisseur de ce type de feuillet est de 0,96 nm. phyllosilicates 2: 1, the sheet of which consists of an octahedral layer between two tetrahedral layers. The thickness of this type of sheet is 0.96 nm.
- les phyllosilicates 2:1:1 dont le feuillet est constitué d'une couche de brucite Mg(OH)2 ou de gibbsite AI(OH)3 dans l'espace interlamellaire. L'épaisseur de ce type de feuillet est de 1,4 nm. the phyllosilicates 2: 1: 1, the sheet of which consists of a layer of brucite Mg (OH) 2 or of gibbsite AI (OH) 3 in the interlamellar space. The thickness of this type of sheet is 1.4 nm.
La montmorillonite est à l'heure actuelle le phyllosilicate 2:1 le plus étudié et le plus employé. Elle contient essentiellement les éléments silicium, aluminium et magnésium. Elle fait partie du groupe des smectites et du sous-groupe dioctaédrique. Montmorillonite is currently the most studied and used 2: 1 phyllosilicate. It essentially contains silicon, aluminum and magnesium elements. It is part of the group of smectites and the dioctahedral subgroup.
Sa synthèse en phase pure a récemment été décrite (M. Reinholdt, J. MiehéBrendlé, L. Delmotte, A.-M. Flank, R. Cortés, M.-H. Tuilier et R. Le Dred, Eur. J. Inorg. Chem., 2001, 11, 2831). Its pure phase synthesis has recently been described (M. Reinholdt, J. MiehéBrendlé, L. Delmotte, A.-M. Flank, R. Cortés, M.-H. Tuilier and R. Le Dred, Eur J. Inorg Chem., 2001, 11, 2831).
Les phyllosilicates 2:1 présentent les propriétés les plus intéressantes du fait de leur structure. Les cavités de la couche tétraédrique d'un feuillet 3o contiennent essentiellement des ions silicium et les cavités de la couche octaédrique des ions aluminium ou magnésium. Cependant de nombreuses substitutions peuvent avoir lieu dans les différentes couches. Les ions silicium sont substitués par des cations trivalents. Les ions aluminium ou magnésium sont substitués par des ions tri- ou divalents. Ces substitutions introduisent un excès de charge négative dans le feuillet. Elle est compensée par la présence de cations dans l'espace interfoliaire. Ces cations peuvent aisément être échangés contre d'autres cations d'origine minérale ou organique. L'épaisseur de l'espace interfoliaire peut ainsi être modulé en fonction de l'application visée. Divers procédés de modification de la structure des 1 o phyllosilicates ont ainsi vu le jour, le plus important et le plus prometteur en terme d'applications étant la transformation de phyllosilicates hydrophiles en phyllosilicates organophiles (A. Weiss (1963) Angew. Chem. Internat. Edit. , 2, 134) : Le procédé consiste à introduire des cations organiques (comme par exemple des ions alkylammoniums, de formule CH3-(CH2) -NH3+, où n est compris entre 1 et 20) dans l'espace interfoliaire par échange d'ions. Dans ce cas, l'épaisseur de l'espace interfoliaire dépend à la fois de la nature du phyllosilicate, de la localisation de la charge et du nombre d'atomes de carbone présent dans la chaîne carbonée. Phyllosilicates 2: 1 have the most interesting properties because of their structure. The cavities of the tetrahedral layer of a sheet 3o essentially contain silicon ions and the cavities of the octahedral layer of aluminum or magnesium ions. However, many substitutions can take place in the different layers. The silicon ions are substituted with trivalent cations. The aluminum or magnesium ions are substituted with tri- or divalent ions. These substitutions introduce an excess of negative charge into the leaflet. It is compensated by the presence of cations in the interfoliar space. These cations can easily be exchanged for other cations of mineral or organic origin. The thickness of the interfoliar space can thus be modulated according to the intended application. Various methods of modifying the structure of phyllosilicates have thus emerged, the most important and most promising in terms of applications being the transformation of hydrophilic phyllosilicates into organophilic phyllosilicates (A. Weiss (1963) Angew Chem Internat. Edit., 2, 134): The process consists in introducing organic cations (such as, for example, alkylammonium ions, of formula CH3- (CH2) -NH3 +, where n is between 1 and 20) in the interfoliar space by ion exchange. In this case, the thickness of the interfoliar space depends both on the nature of the phyllosilicate, the location of the charge and the number of carbon atoms present in the carbon chain.
Ces phyllosilicates organophiles deviennent compatibles avec des matrices polymères et sont employés comme charges dans lesdits polymères. Il existe à ce jour trois catégories de composites phyllosilicatespolymère (Alexandre, M. and Dubois P. (2000), Mater. Sci. En., 28, 1): É Les composites qualifiés de conventionnels ou microcomposites dans lesquels les feuillets restent agglomérés sous forme de paquets, É Les nanocomposites intercalés présentant des feuillets incomplètement séparés ainsi que des liaisons faibles entre le polymère et l'argile, É Les nanocomposites exfoliés, dans lesquels les feuillets de dimensions nanométriques sont totalement dispersés dans la matrice 3o polymère, et où existent des liaisons fortes entre le feuillet et le polymère. These organophilic phyllosilicates become compatible with polymeric matrices and are used as fillers in said polymers. To date, there are three categories of phyllosilicatespolymer composites (Alexandre, M. and Dubois P. (2000), Mater Sci, En, 28, 1): The composites described as conventional or microcomposites in which the sheets remain agglomerated under Packet form, É intercalated nanocomposites with incompletely separated sheets as well as weak bonds between the polymer and the clay, É exfoliated nanocomposites, in which the sheets of nanometric dimensions are totally dispersed in the polymer matrix 3o, and where exist strong bonds between the sheet and the polymer.
2882997 3 Les nanocomposites exfoliés présentent un intérêt tout particulier dans la mesure où les interactions argile -polymère sont maximales, la totalité de la surface des feuillets étant disponible dans ce cas. Les propriétés mécaniques, de tenue au feu, la stabilité thermique et les propriétés barrières (perméabilité aux gaz, aux hydrocarbures,...) peuvent ainsi être améliorées. The exfoliated nanocomposites are of particular interest insofar as the clay-polymer interactions are maximum, the entire surface of the layers being available in this case. The mechanical properties, fire resistance, thermal stability and barrier properties (permeability to gases, hydrocarbons, etc.) can thus be improved.
Les difficultés pour obtenir des nanocomposites exfoliés tiennent à l'exfoliation des charges (c'est-à-dire la séparation des feuillets individuels, encore appelée délamination), leur dispersion dans la matrice ainsi que la maîtrise des interactions argile-polymère. The difficulties in obtaining exfoliated nanocomposites are due to the exfoliation of the fillers (ie the separation of the individual sheets, also called delamination), their dispersion in the matrix as well as the control of the clay-polymer interactions.
La capacité qu'ont les charges à s'exfolier est liée à la fois à la structure cristalline de l'argile et à la présence de cations dans celleci. En règle générale, plus la charge électrostatique de l'argile est importante, plus il sera difficile de l'exfolier. Par ailleurs, la préparation de l'argile ainsi que son mode de séchage peut avoir une influence sur sa capacité à s'exfolier et à se disperser. The ability of the fillers to exfoliate is related to both the crystalline structure of the clay and the presence of cations in it. In general, the greater the electrostatic charge of the clay, the more difficult it will be to exfoliate it. Furthermore, the preparation of the clay and its mode of drying can influence its ability to exfoliate and disperse.
La première et principale étape de l'exfoliation consiste à séparer les feuillets de manière suffisante afin de réduire les forces de van der Waals. The first and main step in exfoliation is to separate the sheets sufficiently to reduce the van der Waals forces.
Il existe différentes méthodes pour favoriser la séparation des feuillets élémentaires, la principale étant le cisaillement mécanique s'opérant lors de la mise en oeuvre des composites. There are various methods to promote the separation of the elementary sheets, the main one being the mechanical shear occurring during the implementation of the composites.
Le but de la présente invention est de proposer un procédé de préparation d'argiles intercalées exfoliées qui soit d'application générale, rapide, peu coûteux et de mise en oeuvre facile. The object of the present invention is to provide a process for the preparation of intercalated exfoliated clays which is of general application, fast, inexpensive and easy to implement.
Ce but est atteint grâce à un procédé comprenant la lyophilisation d'une argile intercalée en présence d'eau. This object is achieved by a process comprising the lyophilization of a clay interposed in the presence of water.
La présente invention a donc pour objet un procédé d'exfoliation d'une argile intercalée comprenant les étapes consistant à : i) préparer une argile intercalée à partir d'une argile et un composé intercalant; et ii) lyophiliser l'argile intercalée en présence d'eau. The present invention therefore relates to a method of exfoliation of an intercalated clay comprising the steps of: i) preparing a clay interposed from a clay and an intercalant compound; and ii) freeze-drying the intercalated clay in the presence of water.
De manière générale, on entend par le terme argile un phyllosilicate d'origine naturelle ou synthétique de structure appropriée pour l'intercalation de composés. Ces argiles sont de préférence des argiles qui présentent une structure en feuillets telles que les montmorillonites, la beidellite, la saponite, les illites, la glauconite, les chlorites, la vermiculite, les argiles fibreuses. In general, the term "clay" is understood to mean a phyllosilicate of natural or synthetic origin of suitable structure for the intercalation of compounds. These clays are preferably clays which have a structure in layers such as montmorillonites, beidellite, saponite, illites, glauconite, chlorites, vermiculite, fibrous clays.
On utilise de préférence une argile possédant des propriétés de 1 o gonflement (smectite) et en particulier la montmorillonite. Bien entendu, il peut être envisagé d'utiliser plusieurs argiles en mélange. A clay having swelling properties (smectite) and in particular montmorillonite is preferably used. Of course, it can be envisaged to use several clays mixed.
L'argile intercalée comporte une argile et un composé intercalant, lequel se concentre entre les feuillets de l'argile. The intercalated clay comprises a clay and an intercalating compound, which is concentrated between the layers of the clay.
Le procédé selon l'invention n'est pas limité à une argile intercalée particulière. Aussi, il peut être mis en oeuvre avec une argile intercalée obtenue par des procédés connus, par exemple ceux indiqués dans C. Breen and R. Watson, Appl. Clay Sci., 12 (1998) 479-494. The process according to the invention is not limited to a particular interbed clay. Also, it can be carried out with intercalated clay obtained by known methods, for example those indicated in C. Breen and R. Watson, Appl. Clay Sci., 12 (1998) 479-494.
Selon un mode de réalisation préféré, le composé intercalant est un extrait d'algue. Par "algue", on entend toutes les espèces végétales marines comportant des polysaccharides solubles dans l'eau, et en particulier les algues de l'espèce ulva (ulves). Ces algues sont connues pour proliférer sur les côtes, notamment atlantiques et méditerranéennes, d'où leur surnom de marée verte . Les extraits d'algues utilisées sont de préférence des extraits d'algue d'ulve. Les extraits d'algue comprennent de préférence des ulvanes, en particulier plus de 80% en poids. According to a preferred embodiment, the intercalating compound is an extract of algae. By "algae" is meant all marine plant species comprising polysaccharides soluble in water, and in particular algae of the ulva species (ulvae). These algae are known to proliferate on the coasts, especially atlantic and Mediterranean, hence their nickname of green tide. The algae extracts used are preferably extracts of ulva algae. The extracts of algae preferably comprise ulvans, in particular more than 80% by weight.
L'intercalation entre argile et extraits d'algues se fait de préférence en mélangeant en phase aqueuse une argile et l'extrait d'algue dans un rapport de poids (extrait sec) argile / extrait d'algue de 0,1 à 80, de préférence de 1 à 30, de préférence encore de 2 à 15. The intercalation between clay and algae extracts is preferably done by mixing in the aqueous phase a clay and the algae extract in a ratio of weight (dry extract) clay / extract of seaweed from 0.1 to 80, preferably from 1 to 30, more preferably from 2 to 15.
2882997 5 La durée d'agitation du mélange argile extraits d'algues est comprise entre 30 secondes et 72 heures, de manière préférée entre 1 minute et 36 heures et de manière encore plus préférée entre 2 minutes et 24 heures. The stirring time of the clay mixture extracted from algae is between 30 seconds and 72 hours, preferably between 1 minute and 36 hours and even more preferably between 2 minutes and 24 hours.
La lyophilisation est réalisée en présence d'eau. Selon un mode de réalisation préféré, on utilise l'argile intercalée directement après sa préparation, dispersée dans l'eau. Une telle argile intercalée dispersée dans l'eau est par exemple obtenue à l'issue du procédé décrit ci-dessus. Lyophilization is carried out in the presence of water. According to a preferred embodiment, the intercalated clay is used directly after its preparation, dispersed in water. Such intercalated clay dispersed in water is for example obtained at the end of the process described above.
La lyophilisation comprend généralement une étape de congélation suivie d'une étape de sublimation et d'une étape de séchage à froid. Lyophilization generally comprises a freezing step followed by a sublimation step and a cold drying step.
1 o De préférence, la congélation est réalisée à une température comprise entre -200 C et 0 C. Un mode de congélation commode consiste à utiliser de l'azote liquide, de température de -196 C. Preferably, the freezing is carried out at a temperature between -200 ° C. and 0 ° C. A convenient freezing mode consists of using liquid nitrogen, with a temperature of -196 ° C.
La cristallisation de l'eau est accompagnée d'une expansion du volume occupé. Aussi, l'eau présente entre les feuillets exerce en cristallisant une pression entraînant l'écartement des feuillets jusqu'à exfoliation. The crystallization of the water is accompanied by an expansion of the occupied volume. Also, the water present between the layers exerts by crystallizing a pressure causing the separation of the sheets until exfoliation.
La congélation est suivie d'une étape de sublimation de la glace en vapeur d'eau. La façon la plus simple d'induire la sublimation de l'eau est la réduction de la pression atmosphérique. Avantageusement, la sublimation est réalisée à une pression comprise entre 10 et 200 Pa. Freezing is followed by a step of sublimation of the ice with water vapor. The easiest way to induce sublimation of water is the reduction of atmospheric pressure. Advantageously, the sublimation is carried out at a pressure of between 10 and 200 Pa.
La glace se sublime tandis que les autres espèces moléculaires non volatiles de la solution resteront sous forme solide. Cette sublimation est d'autant plus rapide que la surface de contact de la solution avec "l'air" est grande. The ice sublimates while the other non-volatile molecular species of the solution will remain in solid form. This sublimation is all the faster as the contact surface of the solution with "air" is large.
Avantageusement, la lyophilisation est réalisée dans un appareil conçu à cet effet, disponible par exemple chez CRYO - RIVOIRE, S.A.R.L., Montpellier, France. Advantageously, freeze-drying is carried out in an apparatus designed for this purpose, available for example from CRYO-RIVOIRE, S.A.R.L., Montpellier, France.
Ce traitement, appliqué à des argiles intercalées, permet d'obtenir de façon mécanique directement des argiles plus ou moins exfoliées. This treatment, applied to intercalated clays, makes it possible to mechanically obtain clays more or less exfoliated.
Le procédé de l'invention utilise ainsi la pression développée par la cristallisation des molécules d'eau pendant la phase de congélation. Ceci conduit à l'obtention d'un produit sec tout en évitant de repasser par la phase liquide qui permettrait le réassemblage des feuillets d'argile. The method of the invention thus uses the pressure developed by the crystallization of the water molecules during the freezing phase. This leads to obtaining a dry product while avoiding to pass through the liquid phase which would allow the reassembly of the clay sheets.
Après exfoliation, le composé intercalé reste lié aux feuillets d'argile intercalée et lui confère de ce fait un caractère intéressant. Ainsi, par exemple, un composé intercalé hydrophobe permet d'obtenir des feuillets d'argiles à caractère hydrophobe. After exfoliation, the intercalated compound remains bound to the sheets of interbedded clay and thus gives it an interesting character. Thus, for example, a hydrophobic intercalated compound makes it possible to obtain clays of clays of hydrophobic nature.
L'invention a donc également pour objet les argiles intercalées exfoliées susceptibles d'être obtenues par le procédé décrit ci-dessus. The invention therefore also relates to the exfoliated intercalated clays that can be obtained by the method described above.
L'invention vise également l'utilisation de l'argile intercalée exfoliée 1 o ainsi obtenue, dans l'alimentation animale et humaine, la cosmétique, la pharmacie, la plasturgie, dans les revêtements de surface, les emballages alimentaires ou non. The invention also relates to the use of the exfoliated intercalated clay 1 o obtained in this way, in animal and human food, cosmetics, pharmaceuticals, plastics, in surface coatings, food packaging or not.
L'invention vise par ailleurs des aliments pour animaux comportant de préférence 0,01 à 2% en poids, et en particulier entre 0,05 et 1% en poids d'argile intercalée exfoliée telle que décrite ci-dessus. The invention also relates to animal feed preferably comprising 0.01 to 2% by weight, and in particular between 0.05 and 1% by weight of exfoliated intercalated clay as described above.
L'invention vise selon un dernier aspect des nanocomposites comprenant l'argile intercalée exfoliée décrite et un polymère naturel ou synthétique. According to a last aspect of the invention, the invention provides nanocomposites comprising the described exfoliated intercalated clay and a natural or synthetic polymer.
L'invention est illustrée par les figures en annexe, lesquelles montrent: Fig. 1: un diffractogramme de rayons X d'un échantillon préparé et séché à l'air, selon le protocole c); Fig. 2: un diffractogramme de rayons X d'un échantillon préparé selon l'exemple 1; et Fig. 3: un cliché de microscopie électronique à transmission d'un échantillon selon l'exemple 1. The invention is illustrated by the appended figures, which show: FIG. 1: an X-ray diffractogram of a sample prepared and air-dried, according to protocol c); Fig. 2: an X-ray diffractogram of a sample prepared according to Example 1; and 3: a transmission electron micrograph of a sample according to Example 1.
L'invention est décrite plus en détail au moyen des exemples qui suivent donnés à titre non limitatifs. The invention is described in more detail by means of the examples which follow given by way of non-limiting example.
Protocole préliminaire a) Préparation d'une montmorillonite-Na de taux de substitution tétraédrique égal à 0,4 (M. Reinholdt, J. Miehé-Brendlé, L. Delmotte, A.-M. Flank, R. Cortés, M.-H. Tuilier. et R. Le Dred, Eur. J. Inorg. Chem., 2001, 11, 2831) Une montmorillonite de formule chimique: Nao,4 [Al(1,6Mgo,4jSi4O10(OH1,8F0,2) est préparée de la manière suivante: 8,1 g d'une solution d'acide fluorhydrique (HF, Fluka) à 5 % dans l'eau sont ajoutés sous agitation magnétique à 685,86 g d'eau distillée placés dans lo un Becher en PTFE. 8,64 g d'acétate de magnésium (Mg(CH3COO)2, Aldrich), 1,74 g d'acétate de sodium (Na(CH3COO, Fluka), 10, 53 g de pseudo-bohmite (AI2O3, Condéa) et 24,3 g de silice (SiO2 Aerosil 130, Degussa) sont successivement ajoutés au milieu réactionnel sous agitation. L'ensemble est mûri sous agitation à température ambiante durant 2 heures avant d'être transvasé dans un autoclave chemisé en PTFE et placé dans une étuve à 220 C durant 72 heures. L'autoclave est ensuite refroidi à température ambiante et le produit de la réaction est filtré sur Büchner. Après trois lavages successifs à l'eau distillée, le produit est séché durant 24 heures à 60 C. Preliminary protocol a) Preparation of a montmorillonite-Na with a tetrahedral substitution rate equal to 0.4 (M. Reinholdt, J. Miehé-Brendlé, L. Delmotte, A.-M. Flank, R. Cortés, M.- H. Tuilier, and R. Dred, Eur J. Inorg Chem., 2001, 11, 2831) A montmorillonite of chemical formula: Nao, 4 [Al (1.6Mg, 4jSi4O10 (OH1.8F0.2) is prepared in the following manner: 8.1 g of a solution of hydrofluoric acid (HF, Fluka) at 5% in water are added with magnetic stirring to 685.86 g of distilled water placed in a beaker. PTFE 8.64 g of magnesium acetate (Mg (CH3COO) 2, Aldrich), 1.74 g of sodium acetate (Na (CH3COO, Fluka), 10.53 g of pseudo-bohmite (Al2O3, Condea and 24.3 g of silica (SiO 2 Aerosil 130, Degussa) are successively added to the reaction medium with stirring.The whole is matured with stirring at room temperature for 2 hours before being transferred to a autoclave jacketed with PTFE and placed in an oven at 220 C during 72 The autoclave is then cooled to room temperature and the reaction product is filtered through Buchner. After three successive washes with distilled water, the product is dried for 24 hours at 60 C.
b) Préparation d'ulvane Procédé d'extraction des ulvanes ( Lahaye M., Birnalendu R., Baumberger S., Quernener B. and Axelos M. (1996) Hydrobiologia, 326/327, 473). b) Preparation of ulvan A process for extracting ulvans (Lahaye M., Birnalendu R., Baumberger S., Quernener B. and Axelos M. (1996) Hydrobiologia, 326/327, 473).
L'ulve séchée et broyée (34,4g) en suspension dans de l'eau (500 mL) est portée à reflux pendant 1h. La suspension est centrifugée (10. 24xg, 20 min) et l'insoluble est récupéré puis extrait à nouveau dans les mêmes conditions que précédemment. La suspension est centrifugée. Les deux surnageants des deux extractions sont réunis, filtrés puis l'ulvane en solution 3o est précipitée à l'alcool à 95 C. Le produit est ensuite séché. The dried and ground ulcer (34.4 g) suspended in water (500 mL) is refluxed for 1 h. The suspension is centrifuged (10.times.24xg, 20 min) and the insoluble material is recovered and then extracted again under the same conditions as above. The suspension is centrifuged. The two supernatants of the two extractions are combined, filtered and ulvan in solution 30 is precipitated with alcohol at 95 C. The product is then dried.
c) Incorporation d'ulvanes dans l'espace interfoliaire de montmorilloniteNa de synthèse - Exemple comparatif sans exfoliation 5 1 g de montmorillonite-Na préparée selon le protocole (a) est mis en suspension dans 100 mL d'eau distillée (Solution A). L'ensemble est placé sous agitation magnétique à température ambiante durant 24 heures. Parallèlement à ceci, 5 g d'ulvanes préparé selon le protocole (b) sont dispersés dans 50 ml d'eau distillée sous agitation magnétique à température ambiante durant 24 heures (solution B). La solution A est ensuite mélangée à la solution B et l'ensemble est laissé sous agitation magnétique durant 24 heures à température ambiante. La suspension est alors centrifugée durant 10 minutes (à une vitesse de 20000 rotation par minute). Le solide recueilli est remis en suspension dans 20 mL d'eau distillé puis séparé par centrifugation. Ce lavage est répété deux fois. Le solide est ensuite séché à l'air durant 24 heures. Le produit ainsi formé contient 29 % de matière organique. L'espacement interfoliaire est de 3,8 nm. c) Incorporation of Ulvanes Into the Synthetic Montmorillonite Nano Interfacial Space - Comparative Example Without Exfoliation 1 g of montmorillonite-Na prepared according to protocol (a) is suspended in 100 ml of distilled water (Solution A). The whole is placed under magnetic stirring at room temperature for 24 hours. In parallel with this, 5 g of ulvan prepared according to protocol (b) are dispersed in 50 ml of distilled water with magnetic stirring at room temperature for 24 hours (solution B). Solution A is then mixed with solution B and the whole is left under magnetic stirring for 24 hours at room temperature. The suspension is then centrifuged for 10 minutes (at a speed of 20,000 revolutions per minute). The collected solid is resuspended in 20 ml of distilled water and separated by centrifugation. This washing is repeated twice. The solid is then dried in air for 24 hours. The product thus formed contains 29% of organic matter. The interfoliar spacing is 3.8 nm.
EXEMPLE 1EXAMPLE 1
1g de montmorillonite de synthèse de taux de substitution tétraédrique égal à 0.40 préparé selon le protocole (a) est mis en suspension dans 100 mL d'eau. L'ensemble est agité à température ambiante durant 24h (solution 1). 1 g of montmorillonite of tetrahedral substitution ratio equal to 0.40 prepared according to protocol (a) is suspended in 100 ml of water. The whole is stirred at ambient temperature for 24 hours (solution 1).
Parallèlement à ceci, 5g d'ulvane (protocole b) séchée par lyophilisation sont dispersés dans 50 mL d'eau distillée. Cette solution (2) est chauffée durant 15 min à une température comprise entre 40 et 45 C. La solution 2 est ajoutée à la solution 1 et l'ensemble est laissé sous agitation à température ambiante durant 24h. Le bécher contenant cette solution est alors plongé dans un récipient contenant de l'azote liquide (-196 C) durant 5 min. Le solide ainsi obtenu est ensuite placé dans un lyophilisateur dans lequel la pression est de 210 mTorr (environ 28 Pa). In parallel with this, 5 g of lycanised lycane (protocol b) are dispersed in 50 ml of distilled water. This solution (2) is heated for 15 min at a temperature between 40 and 45 C. Solution 2 is added to solution 1 and the whole is left stirring at room temperature for 24 hours. The beaker containing this solution is then immersed in a container containing liquid nitrogen (-196 C) for 5 min. The solid thus obtained is then placed in a lyophilizer in which the pressure is 210 mTorr (about 28 Pa).
Le produit ainsi obtenu est caractérisé par diffraction de Rayons X (figure 2) et microscopie électronique à transmission (figure 3). La comparaison entre le diffractogramme de Rayons X de l'échantillon séché à l'air (protocole c, figure 1) et celui de l'échantillon préparé ici montre la disparition de la réflexion doo1 après séchage par lyophilisation. Ceci traduit un désordre structural important dans le matériau. Les réflexions sur les plans réticulaires hk0 sont quant à elles conservées. L'exfoliation est confirmée par microscopie électronique à transmission: les clichés présentent en effet des feuillets isolés. The product thus obtained is characterized by X-ray diffraction (FIG. 2) and transmission electron microscopy (FIG. 3). The comparison between the X-ray diffractogram of the air-dried sample (protocol c, FIG. 1) and that of the sample prepared here shows the disappearance of the doo1 reflection after drying by lyophilization. This reflects an important structural disorder in the material. Reflections on the reticular planes hk0 are preserved. The exfoliation is confirmed by transmission electron microscopy: the images have isolated sheets.
EXEMPLE 2EXAMPLE 2
1g de montmorillonite de synthèse de taux de substitution tétraédrique égal à 0.40 préparé selon le protocole (a) est mis en suspension dans 100 mL d'eau. L'ensemble est agité à température ambiante durant 24h (solution 1). Parallèlement à ceci, 5g d'ulvane (protocole b) séchée par lyophilisation sont dispersés dans 50 mL d'eau distillée. Cette solution est chauffée durant 15 min à une température comprise entre 40 et 45 C. La solution 2 est ajoutée à la solution 1 et l'ensemble est laissé sous agitation à température ambiante durant 24h. Le bécher contenant cette solution est alors congelé à -19 C. Le solide ainsi obtenu est ensuite placé dans un lyophilisateur dans lequel la pression est de 210 mTorr (environ 28 Pa). 1 g of montmorillonite of tetrahedral substitution ratio equal to 0.40 prepared according to protocol (a) is suspended in 100 ml of water. The whole is stirred at ambient temperature for 24 hours (solution 1). In parallel with this, 5 g of lycanised lycane (protocol b) are dispersed in 50 ml of distilled water. This solution is heated for 15 min at a temperature between 40 and 45 C. Solution 2 is added to solution 1 and the mixture is left stirring at room temperature for 24 hours. The beaker containing this solution is then frozen at -19 ° C. The solid thus obtained is then placed in a lyophilizer in which the pressure is 210 mTorr (approximately 28 Pa).
Le produit ainsi obtenu est caractérisé par diffraction de rayons X et microscopie électronique à transmission. Le diffractogramme et le cliché de microscopie électronique à transmission sont similaires à ceux obtenus pour l'exemple 1. The product thus obtained is characterized by X-ray diffraction and transmission electron microscopy. The diffractogram and the transmission electron micrograph were similar to those obtained for Example 1.
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