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ÉLABORATION D’UN PAPIER
PHOTOLUMINESCENT
Pierre Sarrazin, Didier Chaussy, Davide
Beneventi, Olivier Stephan, Laetitia Vurth &
Lorenzo Valecce
OBJECTIFS
- Traitement des fibres individualisées de
cellulose avec un polymère organique
- Création et caractérisation d’un matelas
fibreux consolidé actif
PROPRIÉTÉ SPÉCIFIQUE
DONNÉE AU PAPIER
Propriété provenant des particules polymériques
photoluminescentes.
Le Polyfluorene est un polymère à
haut rendement photoluminescent
et donnant une dispersion aqueuse
en présence de surfactants
cationiques
- Fonctionnalisation plus facile à mettre
en œuvre que l’impression ou le coating
Propriété active dans l’épaisseur du
papier
excitation
à 350 nm
Principe de la
photoluminescence
émission
FONCTIONNALISATION DU MATÉRIAU EN 3 ÉTAPES
1
Synthèse et mise en émulsion du polyfluorene (PFO)
Surfactant
PFO
C H
C H
O
+ + + +
cationique
+
+
+
+
PFO
Br
+
+
Dispersion par
+
+
agitation et
+
+
+
+
+
ultrasons
m=1
n=9
14 29
14 29
N+
H3C
Br
Br-
CH3
CH3
9 Potentiel Zeta = + 86mV
9 Diamètre ≈ 200nm
9 Tg du PFO = - 20°C
9 Concentration ≈ 2g/L
9 Emission jaune : 570 nm
Couplage Yamamoto
2
Caractéristiques des
particules colloidales :
Adsorption des particules cationiques colloïdales actives à la
surface de fibres cellulosiques chargées négativement
+
+ + + + +
- - - - - +- - - - - - - - - - - - 3
Procédés classiques
d’élaboration de feuille à partir
des fibres de cellulose traitées
Formettes sous UV :
Cellulose non traitée
Cellulose traitée (0.2% wt)
RÉSULTATS ET PERSPECTIVES
Cellulose microcristalline
2
Cellulose oxydée
1,6
Cellulose native
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
0,1
1,0
10,0
Particules de Polyfluorene ajoutées (% wt PFO)
0
100,0
Photoluminescence
1,8
9 Adsorption validée par l’inversion de la charge de
surface de la cellulose (Potentiel Zeta)
9 Pas d’influence du pH sur l’adsorption
( 4 < pH testé < 11)
9 Saturation des fibres de cellulose native (Photolum
maximale)
9 Possibilité d’augmenter l’adsorption par oxydation
(TEMPO)
Formettes à base de pâte de résineux
0,8
74°SR'
9 Les particules adsorbées ne modifient pas les propriétés
mécaniques (Module de Young, Longueur à la rupture…) même avec
une quantité de particules (≈ 1%) qui permet de saturer la surface
9 Le raffinage n’influence pas l’adsorption et diminue légèrement la
photoluminescence du papier pour un même % de PFO
Perspectives
9 Étude du vieillissement des propriétés photoluminescentes
9 Étude similaire avec un polymère conducteur, ex : le Polythiophène
Photoluminescence
0,7
58°SR'
0,6
34°SR'
0,5
14°SR'
0,4
0,3
0,2
0
0,05
0,1
0,15
0,2
Particules de Polyfluorene ajoutées (% wt PFO)
0,25