Propriétés, durabilité chimique et recristallisation des verres AnPm-MO₃-P₂O₅ et Li₂O-Na₂O-MO₃-P₂O₅ ( M=Mo, W; A=Li, Na, K, Ca, Al, Fe, Pb )

Abstract

Pour des raisons liées à la faible durabilité chimique des verres de phosphates, ces derniers n’ont pas connu un essor industriel important comparé à celui de leurs homologues silicates. L’objectif principal de ce travail était de comprendre l’origine de cette faible durabilité. Dans de contexte, nous nous sommes intéressés à l’étude des propriétés structurales, chimiques et physiques des matériaux vitreux issus des différents systèmes MoO₃-P₂O₅, AnOm-MO₃-P₂O₅ et Li₂O-Na₂O-MO₃-P₂O₅ (A=Li, Na, K, Ca, Pb, Al, Fe ; M=Mo, W). Tout d’abord, une étude bibliographique approfondie sur les verres et la durabilité chimique a été réalisé. Ensuite, l’élaboration des verres étudiés a été effectuée. Une étude systématique a été ensuite entamée afin de délimiter les domaines vitreux. Diverses techniques d’analyses (DRX, ATD, IR, MEB, RMN-³¹P, RPE et la spectroscopie d’impédance (SI)) ont été mises à profit pour la caractérisation des matériaux vitreux. L’étude de la durabilité chimique de verres MoO₃-P₂O₅, AnOm-MoO₃-P₂O₅ (A=Li, Na, K, Ca, Pb, Al, Fe) en fonction des paramètres intrinsèques (temps d’immersion, pH de la solution d’altération, température, composition, rapport P/Mo, rapport V/S, agitation, taille des grains..) a été réalisée. Les résultats obtenus montrent que la durabilité chimique est fortement influencée par ces paramètres ; ils ont permis aussi d’avancer que le mécanisme de corrosion des verres n’est pas de type congruent mais plutôt il s’agit d’une dissolution sélective. En outre, les viscosités intrinsèques des solutions aqueuses des différents verres ont été déterminées. Les résultats obtenus confirment ceux déduits de l’étude de la durabilité chimique et montrent en plus que la viscosité varie en fonction de la composition selon une loi de type Mark-Houwink. Les variations des propriétés physiques, à savoir la densité et la température de transition vitreuse, en fonction de la composition du verre ont été étudiées. De telles variations ont été expliquées et corrélées aux propriétés structurales des verres étudiés. Dans un autre volet de ce travail, nous avons procédé à la recristallisation des verres yAnOm-(1-y)[x(MoO₃)₂-(1-x)P₂O₅] (A=Li, Na, K, Ca, Al, Fe, Pb ; x=50; 67 mol%). De telle recristallisation a permis d’une part, de faire une approche structural des verres et d’autre part, d’avoir une idée sur la cinétique de leurs cristallisations. En dernier lieu, nous avons étudié l’effet d’alcalin mixte sur les propriétés des verres des systèmes Li₂O-Na₂O-MO₃-P₂O₅ (M=Mo, W). Dans les deux systèmes, les propriétés physiques et chimiques montrent des variations non linéaires en fonction du rapport (Na/Na+Li)). Les résultats sont importants et leurs interprétations ont été faites.