Nouvelles avancées dans la synthèse de particules de talc

Talc synthétique sub-micronique obtenu selon le nouveau procédé. Largeur photo: 5.2 cm (©GET/Angela Dumas)
Talc synthétique sub-micronique obtenu selon le nouveau procédé. Largeur photo: 5.2 cm (©GET/Angela Dumas)

Le talc naturel est une charge minérale utilisée dans de nombreux matériaux composites dans le but d’améliorer les propriétés physiques, chimiques, et/ou d’apporter de nouvelles fonctionnalités. Cependant, une des contraintes à l’utilisation du talc naturel reste d’une part sa pureté car celui-ci est toujours associé à d’autres minéraux, et d’autre part la dimension des particules de talc. En effet, la structure cristallographique en feuillet du talc naturel ne permet pas après un broyage mécanique, d’obtenir des tailles de particules inférieures au micron.

Dans le but de lever ce verrou technologique, depuis 2004, le GET, au travers l’ERT « Géomatériaux », synthétise du talc grâce à un procédé de synthèse hydrothermale. La diminution de taille des particules de talc de la dizaine de micromètres pour le talc naturel à des tailles nanométriques pour notre talc synthétique apporte des propriétés nouvelles et nous permet de jouer sur le caractère hydrophobe/hydrophile. Aujourd’hui, ces procédés de fabrication parfaitement maitrisés permettent d’orienter les recherches sur l’optimisation du procédé de synthèse et sur l’apport de nouvelles fonctionnalités à ce talc synthétique.

Depuis un an, le protocole de synthèse a été revisité dans le but d’être prochainement viable industriellement. En plus de permettre une production de talc en quelques heures, ce nouveau protocole de synthèse utilise une chimie verte (principe d’économie d’atome et utilisation de réactif non-toxique) et permet d’envisager un procédé en boucle par le recyclage de certains additifs. L’évolution du protocole de synthèse a fait l’objet de 2 dépôts de brevet.

De plus, ces nouvelles particules sont aujourd’hui fonctionnalisées c’est-à-dire qu’elles possèdent des caractéristiques physiques et chimiques inexistantes sur un talc naturel. Aujourd’hui, il existe des talcs synthétiques colorés et/ou nacrés, et/ou magnétiques. Enfin, la taille des particules de talc synthétique, nous a permis d’envisager de greffer des motifs organiques dans le but de leur attribuer des propriétés catalytiques. Ces fonctionnalisations font actuellement l’objet de plusieurs dépôts de brevets.

Ainsi, en l’espace d’une année, des verrous technologiques ont été levés, ce qui permet d’envisager des nouveaux champs d’application pour ces produits. Actuellement, malgré moins d’un an d’existence, ces nouvelles particules sont testées dans divers secteurs industriels: cosmétiques, peintures, papier, revêtements de surface, polymères, caoutchouc, …

Pour ses travaux et son implication dans le développement du procédé de synthèse de talc sub-micronique, Angela Dumas, doctorante depuis un an au GET au sein de l’ERT « Géomatériaux » a été nominée au prix des Ingénieur de l’année 2011 dans la catégorie Début prometteur, concours organisé par L’Usine Nouvelle et Industrie&Technologie en partenariat avec les Ingénieurs et Scientifiques de France (CNISF).

Contact : Angela Dumas & François Martin

Sources :

Brevet Industriel Français (FR10/05096 du 23/12/10) CNRS UPS par Dumas, A., Le Roux, C., Martin, F., et Micoud, P. Procédé de préparation d’une composition comprenant des particules minérales synthétiques P2.
Brevet Industriel Français (FR11/02144 du 07/07/11) CNRS UPS par Dumas, A., Le Roux, C., Martin, F., et Micoud, P. Procédé de préparation d’une composition comprenant des particules minérales synthétiques et composition D4.
Demande d’invention : Dumas, A., Le Roux, C., Martin, F., and Micoud, P. 2011, DI n° 03529-01 – Titre abrégé : talc magnétique
Demande d’invention : Dumas, A., Le Roux, C., Martin, F., and Micoud, P. 2011, DI n° 03529-02 – Titre abrégé : talc coloré
Demande d’invention : Dumas, A., Le Roux, C., Martin, F., and Micoud, P. 2011, DI n°03706-01 - Titre abrégé : Gel hydrosoluble

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