Giovanna Gutierrez, Oxydation des Nanocomposites à Matrice Polyoléfinique, 30/11/2010

 

Le 30 novembre 2010, Amphi FOURNEL 10:00.  Arts et Métiers Paris Tech 151, Boulevard de l' Hopital. 75013, Paris.

 

Les matériaux nanocomposites suscitent un intérêt grandissant en recherche dû au fait qu’ils améliorent les propriétés barrières en incorporant une faible quantité de nanocharges inférieure à 5%. Actuellement, les montmorillonites organiquement modifiées (MMT-O) sont les nanocharges les plus répandues grâce à leur rapport de forme élevé permettant de favoriser les interactions surfaciques argile/polymère. Si ces matériaux présentent d’excellentes performances, leur durabilité et l’impact de la présence d’argile dans la matrice polymère n’a pas encore été étudiée en profondeur. Notre objectif était d’étudier finement le comportement vis-à-vis de l’oxydation de nanocomposites à matrice polypropylène et polyéthylène non stabilisés afin de mettre en évidence les effets de l’argile sur le processus d’oxydation aux faibles températures Ces effets ont deux origines : une origine chimique et une origine physique. Pour étudier ces deux origines, une démarche expérimentale et de modélisation du processus d’oxydation contrôlée ou non par la diffusion d’oxygène (respectivement dégradation hétérogène et homogène) a été mise en place. D’une manière générale, il apparait que la présence de MMT-O accélère l’oxydation. Ce phénomène a été modélisé par l’ajout de réaction catalytique entre les particules métalliques initialement présentes dans la MMT-O et les hydroperoxydes liés à l’oxydation. Concernant l’effet de la MMT-O sur la perméabilité à l’oxygène, deux cas ont été observés : dans le cas du système à base polypropylène (morphologie intercalée/exfoliée), une diminution de 45% de perméabilité a été mesurée par rapport à la matrice seule, alors que dans le cas du système à base de polyéthylène (morphologie intercalée), pas de variation significative a été détectée. Les cinétiques et les profiles dans l’épaisseur des échantillons des produits d’oxydation ont été mesurés et simulés par un modèle couplant réactions d’oxydation et diffusion d’oxygène dans les deux systèmes. Dans le cas du système à matrice polyéthylène, les modifications induites par l’oxydation sur les masses molaires et sur la morphologie cristalline sont prédites. Enfin, en se basant sur des relations structure-propriétés, des profils de module mécanique ont été simulés dans le cas de la dégradation hétérogène (oxydation contrôlée par la diffusion). Ces simulations ont été confirmées par des mesures de modules dans l’épaisseur d’échantillons épais de nanocomposite à matrice polyéthylène oxydés.

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Caractérisation physico-chimique