Clay/polymer nanocomposites as post-tanning materials for leather processing

Abstract

Dans cette thèse un gisement de bentonite smectique a été caractérisé sur Minim Martap, (Cameroun) afin d‘utiliser la smectite pour la préparation d‘un matériau nanocomposite avec un copolymère acrylique d‘une part et l‘incorporation de l‘oxyde de graphène dans le nanocomposite d‘autre part pour le traitement des peaux d‘animaux à des fins d‘obtenir du cuir. Le dépôt avec la fraction argileuse la plus élevée (60%) a été trouvé dans les coordonnées GPS (33,0711 N, 16,3241 W). L‘échantillon est principalement composé de smectite riche en feldspath, calcite, magnétite et maghémite. La capacité d'échange cationique a été déterminée à 96.5 meq/100 g. L‘échantillon a un faible indice d'abrasion (92 g/m2) et un indice de plasticité élevé (250%) par rapport aux autres échantillons de la région de l‘Adamaoua. Pour la synthèse de nanocomposites, deux renforts ont été utilisés à savoir la bentonite et l‘oxide de graphène. Les monomères choisis sont de types acryliques. Leur utilisation est répandue dans divers secteurs, et dans lesquels des propriétés telles que l‘organo-compatibilité et l‘hydrophilicité sont nécessaires. Les résultats de la diffraction des rayons X et de la microscopie de transmission d'électrons montrent que la smectite est bien dispersée dans la matrice de polymère avec une exfoliation partielle. L'étude des différents paramètres expérimentaux révèle que le pH et la sonification de la solution de polymère n'ont pas d'effet sur l'organisation des nanocomposites: seul le rapport de masse de polymère par rapport à l‘argile détermine le niveau de la dispersion des feuillets de l'argile dans la matrice de polymère. La bentonite de Minim Martap montre un degré de dispersion moins élevé dans la matrice de polymère par rapport à la combinaison bentonite-oxyde de graphène, mais néanmoins ses propriétés mécaniques exceptionnelles pourraient être intéressantes pour des études ultérieures. Les domaines d'application des polymères acryliques sont vastes: industrie alimentaire, cosmétiques, construction, ingénierie, médecine et industrie du cuir…etc, et indiquent la nécessité d'élargir les connaissances de son interaction avec les minéraux argileux et de mettre en évidence les avantages que ces nouveaux nanomatériaux peuvent introduire. Le nanocomposite argile / polymère (CPN) chargé de 5% de bentonite a été utilisé comme agent de retannage dans les expériences de remplissage du cuir. Les propriétés organoleptiques du cuir donnent des informations sur les propriétés de toucher, qui ont été évaluées par des technologues du cuir expérimentés. Les cuirs expérimentaux présentaient une meilleure douceur, plénitude et remplissage du ventre par rapport au témoin, ceci pourrait être dû à une meilleure pénétration des nanocomposites préparés dans le cuir. Ceci peut être xvii validé à partir des données de taille de particule, où il est supposé que les matériaux de faible taille de particule pénètrent plus rapidement et remplissent efficacement les pores du cuir. La douceur de la surface et l'étirement sont comparables aux cuirs témoins. L‘efficacité de cet agent de remplissage du cuir est basée sur le fait que tous les monomères utilisés dans le processus de polymérisation ont été complètement convertis, et sont sans effets secondaires sur l'environnement; l'argile elle-même est un matériau naturel disponible et peut même être régénérée. L'analyse morphologique par microscopie électronique à balayage a montré que les particules de bentonite sont réparties de manière homogène et finement dispersées dans la structure du cuir. La présence de minéraux argileux a également affecté la stabilité thermique du cuir dans l'azote et l'air (évaluée par thermogravimétrie). Selon les résultats du test d'inflammabilité verticale en soixante secondes, les particules de bentonite ont considérablement réduit la longueur de combustion du cuir fini. Un mécanisme de barrière de la bentonite au cours du processus de combustion est proposé. Les propriétés mécaniques (à savoir la résistance à la traction et au déchirement) se sont considérablement améliorées en utilisant 1 et 3% en masse de bentonite; ces résultats ont clairement indiqué l'effet de renforcement des plaquettes de minéraux argileux qui interagissent avec la surface cuir. La formulation de finition a été appliquée sur les cuirs. La formulation comprend une couche de base dans laquelle les émulsions nanocomposites ont été utilisées comme liants avec un pigment et une cire et une couche de finition a également été appliquée, laquelle contient une émulsion de laque de nitrocellulose à usage général. Les revêtements ont été appliqués à l'aide d'un pistolet de pulvérisation à main avec une pression d'air inférieure de 2 atm pour garantir un léger revêtement de la surface et éviter toute perte excessive de la solution de finition. La formulation a été préparée aussi simple que possible pour une évaluation plus facile de l‘effet des liants nanocomposites sur les propriétés de finition. Les cuirs utilisés pour l'application étaient des cuirs à croûte teintés dans la masse, teint en noir, destinés à la production de vêtements. Les résultats montrent que l'effet de la cire / charge / glissement et de la solution de colorant sur la réduction de la perméabilité à l'air est faible par rapport au liant GO-B / CPN. Le cuir recouvert uniquement de liant protéiné présente une réduction de perméabilité minimale par rapport au cuir recouvert de liants acryliques (GO-B / CPN).