À propos de la géopolymérisation

La géopolymérisation démarre avec les oligomères

Les synthèses géochimiques sont réalisées par les oligomères (dimère, trimère, tetramère, pentamère) qui fournissent les vraies unités structurales de l’édifice macromoléculaire tri-dimensionnel. Voir le livre de J. Davidovits Geopolymer Chemistry & Applications, aux chapitres 2, 5, 6, 7 et 8.

Exemple de géopolymérisation avec le métakaolin MK-750

Extrait du chapitre 8 du livre Geopolymer Chemistry & Applications:
Elle comporte 3 phases:
- dépolymérisation alcaline de la couche kaolinitique poly(siloxo) Si-O-Si-O-
- formation d’une molécule d’ortho-sialate (OH)₃-Si-O-Al-(OH)₃
- polymérisation (polycondensation) en oligomères ou polymères plus élevés.

Les cinétiques de géopolymérisation des Na-poly(sialate-siloxo) et K-poly(sialate-siloxo) sont quelques peu différentes. C’est probablement due aux différentes dimensions des cations Na⁺ et K⁺, K⁺ étant plus gros que Na⁺.

Mécanisme chimique sur l’Al(V) -Al=O alumoxyl (coordination Al V dans le métakaolin MK-750)

Le mécanisme chimique peut être interprété de la manière suivante, avec NaOH ou KOH (étapes 1 à 6-7):

Étape 1: alcalination et formation d’Al tétra-valent dans le groupement sialate latéral -Si-O-Al-(OH)₃-Na⁺,

Étape 2: la dissolution alcaline démarre avec ajout d’un groupement OH- basique sur l’atome de silice qui est alors capable d’étendre sa sphère de valence vers un état penta-covalent,

Étape 3: le parcours suivant de la réaction peut s’expliquer par le clivage de l’oxygène appartenant au groupe siloxane Si-O-Si et par le transfert d’électron de Si vers O, formation d’un silanol intermédiaire Si-OH d’une part, et du siloxo de base Si-O- d’autre part.

Étape 4: puis, formation des groupes silanol Si-OH et isolement de la molécule d’ortho-sialate, première unité réactive dans la géopolymèrisation.