Functionalization of graphene-based materials for anticorrosion applications

Fonctionnalisation des matériaux à base de graphène pour les applications anticorrosion Depuis sa découverte en 2004, le graphène a démontré son potentiel en tant que nouveau matériau doté de remarquables propriétés physiques, mécanique et notamment une résistance à la corrosion. Cependant, leurs synthèses restent encore compliquées d'un point de vue expérimental et environnemental (faible rendement, utilisation de solvants toxiques, ...) ou une grande complexité par des procédés physiques. Il demeure impératif de découvrir des méthodes de synthèse alternatives plus respectueuses de l'environnement et moins complexe pour l'extrapoler à l'échelle industrielle. Cette thèse fait appel à la mécanochimie comme alternative efficace pour produire des feuillets de graphène à partir du graphite. En plus de la fonctionnalisation de nanofeuillets de graphène commercial (GNP) et de graphène industriel (SE1233) que nous avons évalué leur comportement anticorrosion dans des revêtements époxydiques formulés par MÄDER.Dans un premier temps, le graphite a été broyé à sec dans un broyeur à billes planétaire, avec ou sans additif, dans le but d'étudier le processus d'exfoliation mécanique pour la production des feuillets du graphène. Le rapport entre les nombres des billes de zircone et la quantité du graphite, leurs tailles et le temps de broyage ont été des variables clés dans la production d'un ensemble de multicouches de graphite oxydées et défectueuses, qui présentent une bonne dispersion dans les solvants organiques utilisés dans les formulations anticorrosion. Du fait que peu d'études ont concerné la fonctionnalisation du graphène commercial (GNP), dans le souci d'améliorer une meilleure dispersion soit dans les solvants organiques ou en milieu aqueux et une meilleure activité anticorrosion, plusieurs stratégies de fonctionnalisation ont été explorées dans un deuxième temps de cette étude. Ainsi, une approche de recouvrement in situ avec de la silice mésoporeuse de GNP, dans l'optique de simuler des nanocomposites de type sandwich-entre les feuilles du graphène et la silice mésoporeuse ont été réalisée. Dans cette partie d'étude, selon le surfactant utilisé, le pH et la quantité de précurseur de silice (TEOS) utilisé, la silice était entièrement, partiellement ou à peine enduite à la surface du GNP. Dans une autre approche, le GNP a subi cette fois-ci une altération chimique basée sur ses groupes fonctionnels oxygénés. D'autre part, les réactions de condensation avec des benzylamines alkylées ou fluorées par diverses voies d'amidation se sont également révélées capables de modifier le GNP et d'améliorer sa dispersion dans divers solvants organiques polaires et non polaires. Plus important encore, le GNP amidé à la dodécylamine sous vide et à haute température a été testé dans des formulations époxydiques où il surpasse le graphène industriel concurrent de type SE1233 en termes de résistance à la corrosion.Ces résultats révèlent que le GNP, fourni dans le commerce, composé de quelques couches de graphène d'une épaisseur comprise entre 1 et 100 nm, peut, après fonctionnalisation, concurrencer avec succès le graphène de type industriel SE1233, en raison de sa meilleure dispersion et de son faible degré d'agrégation grâce à l'utilisation d'une simple réaction d'amidation verte.