Emulsion polymerization of hybrids particles in the silica/latex system : Application to processing alumina spheres by colloidal route

La synthèse d’objets hybrides silice/latex constitue le coeur de ce travail de doctorat ; il s’agit de recouvrir partiellement des particules de polystyrène par de la silice nanométrique. Pour cela la polymérisation en émulsion de la phase organique in-situ en présence de nanoparticules de silice a été sélectionnée, en présence d’auxiliaires organiques pour rendre les surfaces amphiphiles. Les premières formulations mises en oeuvre avec des tensioactifs n’ont pas conduit à la décoration des latex parce que la présence de ces molécules aux interfaces favorise plutôt la dispersion des latex, empêchant l’adsorption de la silice. Par la suite, l’étude de deux systèmes composés respectivement d’une silice chargée négativement et du PEGMA, et d’une silice chargée positivement et du PSS, ont permis d’obtenir des latex « décorés » caractérisés par ATG et MET. Les mécanismes proposés s’appuient, selon les conditions, sur des mécanismes de nucléation homogène ou de nucléation en gouttelettes. Il apparait que la maîtrise des interactions pouvant être produites à la surface du latex est très importante pour permettre à la silice de se placer à sa surface. Ainsi, le choix de l’amorceur ou de l’auxiliaire organique est un paramètre clé pour obtenir des particules hybrides.Dans la dernière partie de cette étude, la silice a été introduite sous la forme d’objets hybrides silice/latex dans une suspension d’alumine pour procéder à l’hétérocoagulation des deux matériaux et à la granulation de l’alumine. La combinaison des propriétés des matériaux organique et inorganique constituant les particules hybrides a permis de conduire à l’amélioration de l’organisation microstructurale interne du granule lors de l’étape de séchage, en diminuant de manière significative les fissurations au sein des granules.This work is centered on the silica/latex hybrid particles synthesis: the aim of the study is to partially cover the polystyrene beads with silica nanoparticles. For this purpose, in-situ emulsion polymerization of the organic phase with silica has been selected with organic auxiliaries to make the surfaces amphiphilic. The first compositions processed with surfactants did not lead to latex decoration because the presence of the molecules at the interface favors the dispersion of the latex impeding silica adsorption. Then, the study of two systems with, in one hand negatively charged silica and PEGMA, and in the other hand positively charged silica and PSS, allowed to get “decorated” latex characterized by TGA and TEM. The proposed mechanisms are based on the homogeneous nucleation or the droplet nucleation mechanisms depending on the conditions. It appears that the control of the interactions that could be produced at the surface of the latex is very important to allow the silica to go at the surface. Thus, the initiator or organic auxiliary choice is a key parameter to get hybrid particles.In the last part of this study, silica has been introduced via hybrid particles in an alumina suspension to proceed to heterocoagulation of both materials leading to alumina granulation. The combination of the properties of the organic and inorganic material that constitute the hybrid particles leads to the improvement of the microstructural organization inside the spheres during the drying step by reducing significantly the cracks in the spheres