Chimie colloïdale

La dispersion des colloïdes dans le milieu liquide est une étape déterminante lors de la fabrication d’une encre, d’une barbotine ou d’une pâte céramique. En effet, l’état de dispersion de ces particules au sein de leur matrice influence un grand nombre de propriétés finales du matériau en général.

La dispersion de particules inorganiques dans un milieu liquide (solvant organique ou aqueux) comprend trois étapes bien distinctes :

1. mouillage : l’air est déplacé de la surface des particules et/ou des interstices entre les particules et est remplacé par la phase liquide;

2. broyage : rupture des agglomérats et/ou agrégats en plus petites unités dispersées dans le milieu par une énergie mécanique ;

Effectivement, l’obtention de suspensions colloïdales stables contenant des particules de plus en plus fines, voire nanométriques (inférieures à 100 nm), nécessite d’utiliser des techniques de broyage adéquates.

Les applications industrielles sont nombreuses et se situent dans le domaine de la préparation d’encres céramiques (impression par jet d’encre), la dispersion de nanoparticules céramiques proprement dite avant leur incorporation dans une matrice hôte (revêtement organique ou inorganique, etc.), la préparation de suspensions pour le micro-usinage du silicium ou encore le broyage réactif. Les deux premières applications sont aussi celles dans lesquelles le CRIBC s’est particulièrement investi ces dernières années et où il espère accroître d’avantage sa compétence pour l’avenir.

3. stabilisation des particules séparées par adsorption de polymères (dispersants et/ou espèces chargées) du solvant dans le but d’empêcher la floculation des particules dispersées

Pour quantifier la stabilité d’une suspension colloïdale, on fait appel à la notion du potentiel x. Ce potentiel, faisant intervenir la notion de double couche, est défini comme le potentiel du plan qui sépare la couche fixe de la couche mobile. Un potentiel z élevé, en valeur absolue, indique que le système étudié est bien stabilisé.

En l’absence de stabilisation, le maintien de l’état dispersé dépendra des vitesses relatives de la séparation mécanique et de la floculation des particules. Ces 3 étapes ne sont pas séquentielles, elles se déroulent simultanément. Cependant la troisième étape prendra de l’importance lorsque le mouillage et le broyage seront presque terminés.

Projet : CERATEX, CAPTINK