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Soutenance de thèse : Pauline Valois

Comment la formation d’un gel affecte-t-elle la dissolution des polymères de grande masse molaire ?

Lundi 28 Septembre à 10h00, ESPCI, Amphithéâtre Joliot

Les polymères de grande masse molaire sont couramment utilisés comme viscosifiants dans les fluides de forage par l’industrie pétrolière. Ils se présentent sous la forme d’une poudre qui doit être dissoute dans l’eau le plus rapidement possible avant d’être pompée à l’intérieur du puits. Cette étude porte sur la compréhension des mécanismes qui entrent en jeu lors de la dissolution de la poudre d’un polyélectrolyte appelé GP. Bien qu’étant solubles dans l’eau, les grains de GP présentent un comportement hydrophobe lorsqu’ils sont mis en contact avec l’eau et le mouillage est défavorable. Une couche de gel viscoélastique gonfle et bouche les pores entre les grains, provoquant la formation de grumeaux qui augmentent le temps de dissolution. Nous avons montré que c’est la cinétique de gonflement du gel qui contrôle la cinétique de dissolution du GP. Le gonflement de ce gel est un processus diffusif gouverné par la pression osmotique due à la présence des contre-ions du GP dans la solution. La reptation ne joue aucun rôle dans le désenchevêtrement des chaines, qui survient uniquement lorsque la concentration en polymère dans le gel devient inférieure à la concentration critique de recouvrement c* du GP. La disparition du gel peut cependant être accélérée en imposant une vitesse d’agitation dans le mélange eau/GP qui génère un cisaillement à l’interface gel/solution. La couche de gel est alors érodée lorsque la concentration en polymère dans le gel devient inférieure, non plus à c*, mais à cer, la concentration critique d’érosion, supérieure à c* et qui augmente avec la vitesse de mélange ω. Nous avons montré que la cinétique de dissolution du GP est alors contrôlée par l’érosion de la couche de gel et que le temps de dissolution varie comme ω à la puissance -1.2.

Mots-clefs : polyélectrolytes de grande masse molaire, dissolution, gel, gonflement, érosion