Modélisation et élaboration des matériaux hybrides de kaolin et de polymères. application aux céramiques réfractaires.

Abstract

Les propriétés mécaniques de la céramique sont les critères privilégiés de l’évaluation de ses qualités à l’échelle de l’industrie. A cet effet, une nouvelle technique qui consiste à améliorer la résistance mécanique, en renforçant la structure de la céramique par un apport en polymères. L’ajout de ces derniers, tels que le polyéthylène glycol (PEG1500 et 6000) au kaolin (KT3B), permet d’aboutir à un matériau hybride, dont les propriétés mécaniques et thermiques (la dureté, résistance à la rupture en flexion et en compression) sont nettement améliorées. Un bon renforcement nécessite l'existence d'interactions entre les phases organique et inorganique, engendrées par « la méthode sol-gel ». La caractérisation, par DRX, MEB, IRFT, de ces kaolins hybrides, nous a permis de mettre en évidence l’intercalation du polymère dans l’espace inter-feuillet de la kaolinite. La formulation du cru optimisé, pour la conception des céramiques réfractaires hybrides, repose sur une méthodologie de calcul de mélange et une analyse mathématique de régression linéaire multiple (MLRA), qui ont abouti à un mélange cru de 80% en kaolin hybride et 20% en sous produits siliceux GW1 et GW2, respectivement pour PEG1500 et PEG6000 (entre 10% et 16% de polymère. Le matériau hybride obtenu, après cuisson à 1200°C et à 1500°C du mélange cru, est une céramique réfractaire composée essentiellement de mullite (2SiO2,3Al2O3) pure et ordonnée (DRX), avec l’existence d’autres phases amorphes enrichies en carbone, issues de la décomposition pyrolytique du polymère. Les propriétés mécaniques (la micro-dureté Vickers, la flexion et la compression), électriques et chimiques ont été améliorées et optimisées pour les céramiques hybrides avec 14% à 16% de PEG.