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| Titre : |
Elaboration et caractérisation des films de poly acide lactique dopés par ZnO |
| Type de document : |
texte imprimé |
| Auteurs : |
Hanane Touhami ; Noudjoud Houas, Directeur de thèse |
| Editeur : |
Setif:UFA |
| Année de publication : |
2024 |
| Importance : |
1 vol (70 f.) |
| Format : |
29 cm |
| Langues : |
Français (fre) |
| Catégories : |
Thèses & Mémoires:Chimie
|
| Mots-clés : |
Polymères
PLA
Films polymères
ZnO
Nanoparticules
Semi-conducteur |
| Index. décimale : |
540 Chimie et sciences connexes |
| Résumé : |
Dans le contexte d’optimiser les polymères matrices et de crier des matériaux composites plus
efficace et respectueux de l’environnement, on a élaboré des films polymères PLA/xZnO de
pourcentage massique différents afin d’étudier les propriétés caractéristiques en faisant une
comparaison adéquate de leurs aspects morphologiques, mécaniques et thermiques. Au
premier lieu on a identifié la structure moléculaire des matériaux par FTIR, et on a traité par
la suite l’absorbance des radiations UV suivie par une détermination d’énergies de bande
interdite (Egap). Les méthodes d’analyse tel que : microscopie optique, thermogravimétrie
(ATG), microscopie à force atomique (AFM) et dureté Shore, ont été étudiées en raison
d’effectuer une comparaison pertinente de la rugosité, de la morphologie des ports occupés
par les nanoparticules, de la dureté et de degré de la décomposition de matière. La DFT a
conduit d’évaluer des paramètres quantiques de ZnO tels que : les énergies HOMO, LUMO,
Egap, rigidité () , mollesse (S)….etc. L’énergie de gap estimée par le calcul DFT prévoit le
pouvoir semi-conducteur engendré dans le comportement du polymère= In the context of optimising matrix polymers and creating more efficient and environmentally
friendly composite materials, PLA/xZnO polymer films of different mass percentages were
produced in order to study their characteristic properties by making an accurate comparison of
their morphological and thermal aspects. Firstly, we have identified the molecular structure of
the materials by FTIR, and then we have processed the absorbance of UV radiation followed
by a determination of band gap energies (Egap). Analytical methods such as optical
microscopy, thermogravimetry (ATG) and atomic force microscopy (AFM) were studied in
order to make a pertinent comparison of the roughness and morphology of the ports occupied
by the nanoparticles and the degree of material decomposition. DFT was used to evaluate
ZnO quantum parameters such as HOMO, LUMO, Egap, hardness ( ), softness (S)..... The
gap energy estimated by the DFT calculation predicts the semiconducting power generated in
the behaviour of the polymer. |
| Note de contenu : |
Sommaire
Liste des figures…………………………………………………………………….……...i
Liste des tableaux………………………………………………………………………….iv
Liste des abréviation……………………………………………………………….……....v
Introduction générale…………………………………………………………………….1
Références .…………………………………………....…………………………………..4
Chapitre I
I.1.Introduction……………………………………………………………………………6
I.2.Notions sur les polymères………………………………………………………….......6
I.2.1.Définition…………………………………………………………………………… 6
I.2.2.Classification des polymères…………………………………………………………7
I.2.2.1.Les polymères naturels ……………………………………………………………7
I.2.2.2.Les polymères synthétiques ………………………………………………………8
I.3.Classification des polymères biodégradables …………………………………………..9
I.4.Généralités sur l’acide polylactique (PLA)……………………………………………11
I.4.1.Présentation générale de l’acide polylactique………………………………………. 11
I.4.2.Découverte de l’acide polylactique (PLA)……………………………………..…….11
I.4.3.Production actuelle de l’acide polylactique (PLA)…………………………………. 12
I.4.4.Applications ………………………………………………………………………....13
I.4.5.Composition chimique ……………………………………………………………...13
I.4.6.Propriétés du PLA ……………………………………………………………...14
I.4.7.Avantages et inconvénients du PLA ……………………………………………...15
I.4.7.1.Avantages…………………………………………………………………………..15
I.4.7.2.Inconvénients……………………………………………………………………….16
I.5.Synthèse ……………………………………………………………………………...17
I.5 .1. Polycondensation directe…………………………………………………………….17
I.5.2.Polycondensation par déshydratation azéotropique ………………………………18
I.5.3.Polymérisation par ouverture du cycle ……………………………………………...18
I.6.L’oxyde de zinc (propriétés et applications)…………………………………………..18
I.6.1. Propriétés de l'oxyde de zirconium (ZnO)……………………………………………20
I.6.1.1.Propriétés chimiques…..………………………………….………………………...20
I.6.1.2.Propriétés électroniques…………………………………………………………... 21
I.6.2.Applications des nanostructures de ZnO…………………………………………….21
I.6.2.1.Photocatalyseurs………………………………………………………………….. 21
I.6.2.2.Diodes électroluminescentes ………………………………………………..……..21
I.6.2.3.Cellules photovoltaïques………………………………………………………….. 21
I.6.3.Application thérapeutique et cosmétique…………..…………………………...……22
I.6.4.Autres domaines d’exploitation des composites……………………………………. 22
I.7.Les mécanismes de conductivité électrique ………………………………………….. 24
I.8.Conclusion…………………………………………………………………….……….25
Références ………………………………………………………………………..……….26
Chapitre II
II.1.Introduction…………………………………………………………………….……..31
II.2.Spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR)…………………..………31
II.2.1.Principe……………………………………………………………..……………….31
II.2.2.Appareillage………………………………………………………………………...32
II.3.Spectroscopie ultraviolet-visible……………………………………………………...33
II.3.1.Loi de Beer-Lambert………………………………………………………………..34
II.3.2.Gap optique…………………………………………………………………………35
II.3.3.Appareillage………………………………………………………………………...36
II.4.Microscope optique…………………………………………………………………...37
II.4.1.Principes de base……………………………………………………………………37
II.5.Microscopie à force atomique (AFM)……………………………………………….. 38
II.5.1.Principe de l’AFM…………………………………………………………………. 38
II.6. Analyse thermogravimétrique (ATG)………………………………………………. 39
II.6.1.Principe ……………………………………………………………………………...40
II.7.Dureté…………………………………………………………………………………41
II.7.1. Définition………………………………………………………………………... 41
II.7.2. Essais de dureté Shore…………………………………………………………… 41
II.8. Méthode DFT……………………………………………………………………….. 42
II.8.1 Définition………………………………………………………………………….. 42
II.8.2. Application de la DFT en chimie…………………………………………………. 43
II.8.3. Avantages et inconvénients de la DFT……………………………………………. 43
II.8.3.1 Avantages…………………………………………………………………………43
II.8.3.2. Inconvénients……………………………………………………...………………43
II.8.4.Energie des orbitales moléculaires (HOMO, LUMO)………………………………43
II.8.5. Paramètres de réactivité prédits par la DFT………………………………………. 44
II.8.5.1. Potentiel d’ionisation (I)………………………………………………………… 44
II.8.5.2. Affinité électronique A………………………………………………………….. 44
II.8.5.3.Potentiel chimique électronique μ et la dureté globale η…………………………44
II.8.5.4. Moment dipolaire (μ)…………………………………………………………….44
II.8.5.5. Mollesse S………………………………………………………………………..45
II.8.5.6. L’électrophilie ω………………………………………………………………… 45
II.8.6.Présentation sommaire d’un logiciel de calcul Gaussian…………………………...45
II.8.6.1.Gaussian 09……………………………………………………………………….45
Références………………………………………………………………………………….47
Chapitre III
III.1.Introduction………………………………………………………………………...…50
III.2. Protocole de fabrication du film de matrice PLA et des films composites à
base de ZnO à différentes concentrations…………………………………………….……50
III.2.1 .Les matériaux utilisés…………………………………………………………….. 50
III.2.1.1.Chloroforme (????????�)…………………………………………………………...50
III.2.2 .Elaboration des échantillons………………………………………………………51
III.2.2.1.Elaboration du film de PLA vierge……………………………………………... 51
III.2.2.2. Réalisation des composites PLA/ ZnO à différents pourcentage de masse……. 52
III.3.Résultates et discussions…………………………………………………………..….54
III.3.1.Analyse par spectroscopie à transformée de fourrier(FTIR)………………….……54
III.3.2. Analyse par la spectrophotométrie UV-Visible………………………………….. 56
III.3.2.1. L’énergie de gap Eg……………………………………………………………. 57
III.4. Etude de la morphologie du polymère et ses composites………………………….. 59
III.4.1.Microscope optique………………………………………………………………. 59
III.4.2. Microscopie à force atomique (AFM)…………………………………………… 61
III.5. Analyse thermogravimétrique (ATG)……………………………………………… 63
III.6. Dureté Shore D …………………………….………………………………………..64
III.7. La méthode DFT (théorie fonctionnelle de la densité)………………………….. 65
Références………………………………………………………………………………….68
Conclusion Générale………….………………………………….………………………..69
Perspectives des composites PLA/ZnO ………………………………………………….70 |
| Côte titre : |
MACH/0329 |
Elaboration et caractérisation des films de poly acide lactique dopés par ZnO [texte imprimé] / Hanane Touhami ; Noudjoud Houas, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, 2024 . - 1 vol (70 f.) ; 29 cm. Langues : Français ( fre)
| Catégories : |
Thèses & Mémoires:Chimie
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| Mots-clés : |
Polymères
PLA
Films polymères
ZnO
Nanoparticules
Semi-conducteur |
| Index. décimale : |
540 Chimie et sciences connexes |
| Résumé : |
Dans le contexte d’optimiser les polymères matrices et de crier des matériaux composites plus
efficace et respectueux de l’environnement, on a élaboré des films polymères PLA/xZnO de
pourcentage massique différents afin d’étudier les propriétés caractéristiques en faisant une
comparaison adéquate de leurs aspects morphologiques, mécaniques et thermiques. Au
premier lieu on a identifié la structure moléculaire des matériaux par FTIR, et on a traité par
la suite l’absorbance des radiations UV suivie par une détermination d’énergies de bande
interdite (Egap). Les méthodes d’analyse tel que : microscopie optique, thermogravimétrie
(ATG), microscopie à force atomique (AFM) et dureté Shore, ont été étudiées en raison
d’effectuer une comparaison pertinente de la rugosité, de la morphologie des ports occupés
par les nanoparticules, de la dureté et de degré de la décomposition de matière. La DFT a
conduit d’évaluer des paramètres quantiques de ZnO tels que : les énergies HOMO, LUMO,
Egap, rigidité () , mollesse (S)….etc. L’énergie de gap estimée par le calcul DFT prévoit le
pouvoir semi-conducteur engendré dans le comportement du polymère= In the context of optimising matrix polymers and creating more efficient and environmentally
friendly composite materials, PLA/xZnO polymer films of different mass percentages were
produced in order to study their characteristic properties by making an accurate comparison of
their morphological and thermal aspects. Firstly, we have identified the molecular structure of
the materials by FTIR, and then we have processed the absorbance of UV radiation followed
by a determination of band gap energies (Egap). Analytical methods such as optical
microscopy, thermogravimetry (ATG) and atomic force microscopy (AFM) were studied in
order to make a pertinent comparison of the roughness and morphology of the ports occupied
by the nanoparticles and the degree of material decomposition. DFT was used to evaluate
ZnO quantum parameters such as HOMO, LUMO, Egap, hardness ( ), softness (S)..... The
gap energy estimated by the DFT calculation predicts the semiconducting power generated in
the behaviour of the polymer. |
| Note de contenu : |
Sommaire
Liste des figures…………………………………………………………………….……...i
Liste des tableaux………………………………………………………………………….iv
Liste des abréviation……………………………………………………………….……....v
Introduction générale…………………………………………………………………….1
Références .…………………………………………....…………………………………..4
Chapitre I
I.1.Introduction……………………………………………………………………………6
I.2.Notions sur les polymères………………………………………………………….......6
I.2.1.Définition…………………………………………………………………………… 6
I.2.2.Classification des polymères…………………………………………………………7
I.2.2.1.Les polymères naturels ……………………………………………………………7
I.2.2.2.Les polymères synthétiques ………………………………………………………8
I.3.Classification des polymères biodégradables …………………………………………..9
I.4.Généralités sur l’acide polylactique (PLA)……………………………………………11
I.4.1.Présentation générale de l’acide polylactique………………………………………. 11
I.4.2.Découverte de l’acide polylactique (PLA)……………………………………..…….11
I.4.3.Production actuelle de l’acide polylactique (PLA)…………………………………. 12
I.4.4.Applications ………………………………………………………………………....13
I.4.5.Composition chimique ……………………………………………………………...13
I.4.6.Propriétés du PLA ……………………………………………………………...14
I.4.7.Avantages et inconvénients du PLA ……………………………………………...15
I.4.7.1.Avantages…………………………………………………………………………..15
I.4.7.2.Inconvénients……………………………………………………………………….16
I.5.Synthèse ……………………………………………………………………………...17
I.5 .1. Polycondensation directe…………………………………………………………….17
I.5.2.Polycondensation par déshydratation azéotropique ………………………………18
I.5.3.Polymérisation par ouverture du cycle ……………………………………………...18
I.6.L’oxyde de zinc (propriétés et applications)…………………………………………..18
I.6.1. Propriétés de l'oxyde de zirconium (ZnO)……………………………………………20
I.6.1.1.Propriétés chimiques…..………………………………….………………………...20
I.6.1.2.Propriétés électroniques…………………………………………………………... 21
I.6.2.Applications des nanostructures de ZnO…………………………………………….21
I.6.2.1.Photocatalyseurs………………………………………………………………….. 21
I.6.2.2.Diodes électroluminescentes ………………………………………………..……..21
I.6.2.3.Cellules photovoltaïques………………………………………………………….. 21
I.6.3.Application thérapeutique et cosmétique…………..…………………………...……22
I.6.4.Autres domaines d’exploitation des composites……………………………………. 22
I.7.Les mécanismes de conductivité électrique ………………………………………….. 24
I.8.Conclusion…………………………………………………………………….……….25
Références ………………………………………………………………………..……….26
Chapitre II
II.1.Introduction…………………………………………………………………….……..31
II.2.Spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR)…………………..………31
II.2.1.Principe……………………………………………………………..……………….31
II.2.2.Appareillage………………………………………………………………………...32
II.3.Spectroscopie ultraviolet-visible……………………………………………………...33
II.3.1.Loi de Beer-Lambert………………………………………………………………..34
II.3.2.Gap optique…………………………………………………………………………35
II.3.3.Appareillage………………………………………………………………………...36
II.4.Microscope optique…………………………………………………………………...37
II.4.1.Principes de base……………………………………………………………………37
II.5.Microscopie à force atomique (AFM)……………………………………………….. 38
II.5.1.Principe de l’AFM…………………………………………………………………. 38
II.6. Analyse thermogravimétrique (ATG)………………………………………………. 39
II.6.1.Principe ……………………………………………………………………………...40
II.7.Dureté…………………………………………………………………………………41
II.7.1. Définition………………………………………………………………………... 41
II.7.2. Essais de dureté Shore…………………………………………………………… 41
II.8. Méthode DFT……………………………………………………………………….. 42
II.8.1 Définition………………………………………………………………………….. 42
II.8.2. Application de la DFT en chimie…………………………………………………. 43
II.8.3. Avantages et inconvénients de la DFT……………………………………………. 43
II.8.3.1 Avantages…………………………………………………………………………43
II.8.3.2. Inconvénients……………………………………………………...………………43
II.8.4.Energie des orbitales moléculaires (HOMO, LUMO)………………………………43
II.8.5. Paramètres de réactivité prédits par la DFT………………………………………. 44
II.8.5.1. Potentiel d’ionisation (I)………………………………………………………… 44
II.8.5.2. Affinité électronique A………………………………………………………….. 44
II.8.5.3.Potentiel chimique électronique μ et la dureté globale η…………………………44
II.8.5.4. Moment dipolaire (μ)…………………………………………………………….44
II.8.5.5. Mollesse S………………………………………………………………………..45
II.8.5.6. L’électrophilie ω………………………………………………………………… 45
II.8.6.Présentation sommaire d’un logiciel de calcul Gaussian…………………………...45
II.8.6.1.Gaussian 09……………………………………………………………………….45
Références………………………………………………………………………………….47
Chapitre III
III.1.Introduction………………………………………………………………………...…50
III.2. Protocole de fabrication du film de matrice PLA et des films composites à
base de ZnO à différentes concentrations…………………………………………….……50
III.2.1 .Les matériaux utilisés…………………………………………………………….. 50
III.2.1.1.Chloroforme (????????�)…………………………………………………………...50
III.2.2 .Elaboration des échantillons………………………………………………………51
III.2.2.1.Elaboration du film de PLA vierge……………………………………………... 51
III.2.2.2. Réalisation des composites PLA/ ZnO à différents pourcentage de masse……. 52
III.3.Résultates et discussions…………………………………………………………..….54
III.3.1.Analyse par spectroscopie à transformée de fourrier(FTIR)………………….……54
III.3.2. Analyse par la spectrophotométrie UV-Visible………………………………….. 56
III.3.2.1. L’énergie de gap Eg……………………………………………………………. 57
III.4. Etude de la morphologie du polymère et ses composites………………………….. 59
III.4.1.Microscope optique………………………………………………………………. 59
III.4.2. Microscopie à force atomique (AFM)…………………………………………… 61
III.5. Analyse thermogravimétrique (ATG)……………………………………………… 63
III.6. Dureté Shore D …………………………….………………………………………..64
III.7. La méthode DFT (théorie fonctionnelle de la densité)………………………….. 65
Références………………………………………………………………………………….68
Conclusion Générale………….………………………………….………………………..69
Perspectives des composites PLA/ZnO ………………………………………………….70 |
| Côte titre : |
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