Films composites amidon de manioc-kaolinite : influence de la dispersion de l'argile et des interactions argile-amidon sur les propriétés des films

In this study, composites films made from glycerol plasticized cassava starch and a kaolinite clay, as mineral filler, were studied. The origin and mechanisms of clay-starch interactions and their role on films properties are examined. To deal with the unexpandable nature of kaolinite, an analysis of its exfoliation mechanism was done through dimethylsulfoxide (DMSO) intercalation followed by DMSO displacement using ethyl acetate and ammonium acetate. The crystalline structure of kaolinite is deeply disordered upon DMSO displacement because of a random reassociation of the clay layers. A better dispersion of the intercalated kaolinite within a polymer matrix is then expected. This expectation was confirmed by the comparison of microscopes and X-ray diffraction analyses on films charged with various dosages of raw or DMSO intercalated kaolinite. The lowering of the glass transition temperature and the elastic modulus together with the increase of barrier effects to thermal decomposition, water vapour diffusion and visible UV transmission, confirmed that the intercalated kaolinite is better dispersed. The starch chain orientation coupled to increase starch/glycerol miscibility due to the transportation of glycerol at the interface by clay particles are the two mechanisms that better explained plasticization effect induced by the filler. The interference of starch-kaolinite interactions on starch chain-chain interactions caused a decrease of starch matrix cristallinity that contribute to increase plasticization. The starch-kaolinite interactions are found to be weak due electrostatic repulsion associated to some weak associative forces due to hydrogen bondsCette étude porte sur des films composites à base d'amidon de manioc plastifié au glycérol et d'une argile kaolinique, comme charge minérale. L'origine et les mécanismes des interactions argile-amidon et leur rôle sur les propriétés des films ont été examinés. Pour vaincre le caractère non-expansible de la kaolinite, l'analyse du mécanisme de son exfoliation a été effectuée par insertion du diméthylsulfoxyde suivi d'un échange en milieux acétate d'éthyle et acétate d'ammonium. Une forte déstructuration de l'édifice cristallin de la kaolinite suite à l'échange est observée. La réassociation des feuillets après échange est désordonnée et permet d'escompter une meilleure dispersion de la kaolinite intercalée au sein d'un polymère. Ceci est confirmé par les analyses comparées de microscopies et de diffraction des rayons X sur des films incorporant diverses doses d'argile brute ou intercalée. L'abaissement de la température de transition vitreuse et du module élastique, ainsi que l'accroissement des effets de barrières à la décomposition thermique, à la diffusion de vapeur d'eau et à la transmission des UV visibles confirme la dispersion meilleure de la kaolinite intercalée. L'orientation des chaînes d'amidon et la diffusion du plastifiant transporté à l'interface par l'argile sont les mécanismes qui justifient l'effet plastifiant apporté par l'argile. L'interférence des interactions amidon-argile sur les interactions chaîne-chaîne au sein de l'amidon participe à la plasticité des films en diminuant la cristallinité. Les interactions amidon-argile se sont avérées faibles du fait des répulsions électrostatiques associées à des interactions associatives de type pont hydrogèn

Cassava starch-kaolinite composite films : Influence of the clay dispersion and clay-starch interactions on the films properties

Cette étude porte sur des films composites à base d'amidon de manioc plastifié au glycérol et d'une argile kaolinique, comme charge minérale. L'origine et les mécanismes des interactions argile-amidon et leur rôle sur les propriétés des films ont été examinés. Pour vaincre le caractère non-expansible de la kaolinite, l'analyse du mécanisme de son exfoliation a été effectuée par insertion du diméthylsulfoxyde suivi d'un échange en milieux acétate d'éthyle et acétate d'ammonium. Une forte déstructuration de l'édifice cristallin de la kaolinite suite à l'échange est observée. La réassociation des feuillets après échange est désordonnée et permet d'escompter une meilleure dispersion de la kaolinite intercalée au sein d'un polymère. Ceci est confirmé par les analyses comparées de microscopies et de diffraction des rayons X sur des films incorporant diverses doses d'argile brute ou intercalée. L'abaissement de la température de transition vitreuse et du module élastique, ainsi que l'accroissement des effets de barrières à la décomposition thermique, à la diffusion de vapeur d'eau et à la transmission des UV visibles confirme la dispersion meilleure de la kaolinite intercalée. L'orientation des chaînes d'amidon et la diffusion du plastifiant transporté à l'interface par l'argile sont les mécanismes qui justifient l'effet plastifiant apporté par l'argile. L'interférence des interactions amidon-argile sur les interactions chaîne-chaîne au sein de l'amidon participe à la plasticité des films en diminuant la cristallinité. Les interactions amidon-argile se sont avérées faibles du fait des répulsions électrostatiques associées à des interactions associatives de type pont hydrogèneIn this study, composites films made from glycerol plasticized cassava starch and a kaolinite clay, as mineral filler, were studied. The origin and mechanisms of clay-starch interactions and their role on films properties are examined. To deal with the unexpandable nature of kaolinite, an analysis of its exfoliation mechanism was done through dimethylsulfoxide (DMSO) intercalation followed by DMSO displacement using ethyl acetate and ammonium acetate. The crystalline structure of kaolinite is deeply disordered upon DMSO displacement because of a random reassociation of the clay layers. A better dispersion of the intercalated kaolinite within a polymer matrix is then expected. This expectation was confirmed by the comparison of microscopes and X-ray diffraction analyses on films charged with various dosages of raw or DMSO intercalated kaolinite. The lowering of the glass transition temperature and the elastic modulus together with the increase of barrier effects to thermal decomposition, water vapour diffusion and visible UV transmission, confirmed that the intercalated kaolinite is better dispersed. The starch chain orientation coupled to increase starch/glycerol miscibility due to the transportation of glycerol at the interface by clay particles are the two mechanisms that better explained plasticization effect induced by the filler. The interference of starch-kaolinite interactions on starch chain-chain interactions caused a decrease of starch matrix cristallinity that contribute to increase plasticization. The starch-kaolinite interactions are found to be weak due electrostatic repulsion associated to some weak associative forces due to hydrogen bond

DMSO Intercalation in Selected Kaolinites: Influence of the Crystallinity

The present study deals with the relation between crystalline order in kaolinites and their ability to intercalate DMSO. Raw clays and kaolinite–DMSO complexes are analyzed using FTIR, XRD powder diffraction and differential scanning calorimetry and thermogravimetric analysis (DSC-TGA). The crystallinity is accessed using the Hinckley index (HI) from the raw clays’ XRD patterns and the p2 factor from their FTIR spectra. The intercalation ratio is evaluated from XRD and compared among the samples. The thermal analyses show a decrease in the dehydroxylation temperature in the DMSO–kaolinite complexes, indicating a decrease in the interlayer cohesion that may be useful to improve the delamination of kaolinite. The analysis of the coherent scattering domain size in the raw and the DMSO-intercalated samples indicates that the ordering is not affected during the DMSO intercalation. From these results, it is deduced that DMSO intercalation is favored by an increased crystallinity, as revealed by the intercalation ratio from XRD and the DSMO release during DSC-TGA analysis

Components interactions controlling starch–kaolinite composite films properties

International audienceIn order to relate the primary filler-matrix interactions to the macroscopic properties of starch-kaolinite composite material, these interactions are monitored through homo- or hetero-coagulation experiments involving both components. Turbidity measurement and Infrared spectra confirm the extreme weakness of the interactions. The addition of calcium cations shows that these weak interactions between starch and kaolinite are due to the combination of the electrostatic repulsion and hydrogen bonds formation between this two negatively charge components. Some possible relationships between the starch-kaolinite interactions and starch-kaolinite composite films properties are proposed

Cassava starch-kaolinite composite films: effect of clay content and clay modification on films properties

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Films composites amidon de manioc-kaolinite (influence de la dispersion de l'argile et des interactions argile-amidon sur les propriétés des films)

Cette étude porte sur des films composites à base d'amidon de manioc plastifié au glycérol et d'une argile kaolinique, comme charge minérale. L'origine et les mécanismes des interactions argile-amidon et leur rôle sur les propriétés des films ont été examinés. Pour vaincre le caractère non-expansible de la kaolinite, l'analyse du mécanisme de son exfoliation a été effectuée par insertion du diméthylsulfoxyde suivi d'un échange en milieux acétate d'éthyle et acétate d'ammonium. Une forte déstructuration de l'édifice cristallin de la kaolinite suite à l'échange est observée. La réassociation des feuillets après échange est désordonnée et permet d'escompter une meilleure dispersion de la kaolinite intercalée au sein d'un polymère. Ceci est confirmé par les analyses comparées de microscopies et de diffraction des rayons X sur des films incorporant diverses doses d'argile brute ou intercalée. L'abaissement de la température de transition vitreuse et du module élastique, ainsi que l'accroissement des effets de barrières à la décomposition thermique, à la diffusion de vapeur d'eau et à la transmission des UV visibles confirme la dispersion meilleure de la kaolinite intercalée. L'orientation des chaînes d'amidon et la diffusion du plastifiant transporté à l'interface par l'argile sont les mécanismes qui justifient l'effet plastifiant apporté par l'argile. L'interférence des interactions amidon-argile sur les interactions chaîne-chaîne au sein de l'amidon participe à la plasticité des films en diminuant la cristallinité. Les interactions amidon-argile se sont avérées faibles du fait des répulsions électrostatiques associées à des interactions associatives de type pont hydrogèneIn this study, composites films made from glycerol plasticized cassava starch and a kaolinite clay, as mineral filler, were studied. The origin and mechanisms of clay-starch interactions and their role on films properties are examined. To deal with the unexpandable nature of kaolinite, an analysis of its exfoliation mechanism was done through dimethylsulfoxide (DMSO) intercalation followed by DMSO displacement using ethyl acetate and ammonium acetate. The crystalline structure of kaolinite is deeply disordered upon DMSO displacement because of a random reassociation of the clay layers. A better dispersion of the intercalated kaolinite within a polymer matrix is then expected. This expectation was confirmed by the comparison of microscopes and X-ray diffraction analyses on films charged with various dosages of raw or DMSO intercalated kaolinite. The lowering of the glass transition temperature and the elastic modulus together with the increase of barrier effects to thermal decomposition, water vapour diffusion and visible UV transmission, confirmed that the intercalated kaolinite is better dispersed. The starch chain orientation coupled to increase starch/glycerol miscibility due to the transportation of glycerol at the interface by clay particles are the two mechanisms that better explained plasticization effect induced by the filler. The interference of starch-kaolinite interactions on starch chain-chain interactions caused a decrease of starch matrix cristallinity that contribute to increase plasticization. The starch-kaolinite interactions are found to be weak due electrostatic repulsion associated to some weak associative forces due to hydrogen bondsMETZ-SCD (574632105) / SudocNANCY1-Bib. numérique (543959902) / SudocNANCY2-Bibliotheque electronique (543959901) / SudocNANCY-INPL-Bib. électronique (545479901) / SudocSudocFranceF

Influence of raw and DMSO Kaolinite on the properties of Cassava films

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Kaolinite dispersion in cassava starch-based composite films: a photonic microscopy and X-ray tomography study

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Cassava Starch-Kaolinite Bio composite Plastic

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The role of the starch matrix-kaolinite filler interface in composite biopolymer films

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