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I.2.5.1. L’échange cationique : cette méthode consiste à échanger les cations comparateurs
inorganiques naturellement présents dans l’espace interfoliaire de l’argile par des cations
organiques porteurs de chaînes alkyle. Les cations les plus couramment utilisés sont les ions
alkylammoniums qui par leur insertion dans les galeries, augmente la distance interfoliaire, ce
qui facilite l’introduction de monomère ou de polymère fondu entre les feuillets. La présence
de ces cations organiques diminue l’énergie de surface de la charge et améliore les
caractéristiques de mouillabilité par la matrice polymère [40, 41].
Le type d’ion alkylammonium joue un rôle considérable sur l’échange cationique. En
effet, la longueur de la chaîne carbonée, la taille et la forme de la tête polaire, ainsi que les
groupements organiques portés par l’ion ont des influences non négligeables sur l’efficacité
de l’échange. L’augmentation de l’espace interfoliaire, et donc l’amélioration de la dispersion
de la charge dans un polymère, sont liées à la longueur de la chaîne carbonée de
l’alkylammonium [42, 43].
Il n’est pas aisé de maîtriser la structure obtenue après la modification organophile car
les chaînes peuvent adopter différentes conformations au sein de l’espace interfoliaire [44,45],
le type d’arrangement obtenu dans ces espaces est fortement dépendant de la concentration
initiale en alkylammonium par rapport à la CEC de l’argile. En effet, l’adsorption de la
première couche d’ions à la surface est liées au processus d’échange cationique, mais les
couches adsorbées par la suite sont liées à la première par des interactions chaîne/chaîne de
type Van der Waals et suivent des lois d’adsorption classiques. Selon Lagaly [45] (Figure I.3)
les chaînes peuvent s’organiser en monocouche (a), en bicouche (b), suivant un arrangement
pseudotrimoléculaire (c) ou de type parafinique (d).
Figure I.3 : Différentes organisations adoptées par les chaînes alkyles
dans les galeries [45].