Rhéologie aux interfaces des matériaux polymères multicouches et ...

Khalid Lamnawar
INSA de Lyon
rapport R 0 2 /M est donné dans Fetters et al. (1986). Il est important de rappeler que
généralement pour les polymères R0/M 1/2 =0,1‐0,05 nm/g.mol.
Propriétés PE PA6 (1)
R0/M 1/2 (cm 2 ) 0,12 0,09
G°N ʹ(Pa) 2,7 10 6 1,9 10 6
η0 (Pa) 1290 290
Mw (g/moles) 264 000 34 000
Mc (g/moles) 3800 3960
Tableau 20: Propriétés du PE‐GMA & PA6 (1)
L’application de l’équation 56 donne un rapport à 240 °C de D(PA6)/D(PE)= 6 10 ‐3 .
Connaissant le coefficient du PE à cette température (10 ‐12 cm 2 /s), nous pouvons ainsi déduire
le coefficient du PA6 (6.10 ‐15 cm 2 /s). Ce résultat est en adéquation totale avec la structure et la
taille des chaînes PA6 et PE‐GMA. Néanmoins, il est important de signaler qu’un coefficient
d’interdiffusion exprimé en fonction des deux coefficients de diffusion du PE‐GMA et du
PA6 (Cf. Partie A) deviendrait beaucoup plus petit au fur et à mesure que
l’interface/interphase se sature par les ancrages chimiques.
Dans une étude récente sur les multicouches coextrudés à base de polyéthylène, Macosko et
al. [2002] ont évalué cette épaisseur via des mesures rhéologiques en mode élongationnel.
L’expression utilisée par ces auteurs est la suivante :
∆l
∝ Dt Équation 57
Avec : D, le coefficient de diffusion qui est également fonction de la température (suivant la
loi d’Arrhénius), et (t), le temps de soudure dit temps de contact.
Pour un coefficient de diffusion D=1,1∙10 ‐12 cm 2 /s calculé à 230°C d’un PE, considéré en
première approximation du même ordre de grandeur que celui du PE‐GMA, la distance de
pénétration d’une chaîne de PE est estimée à 0,63 μm après une heure de temps de contact
avec du PA6 en considérant une interface symétrique. Cette valeur non négligeable confirme
les résultats rhéologiques précédents en estimant qu’au fur et à mesure que les chaînes
diffusent à travers l’interface, la sollicitation d’un système de bicouche reflète dans le temps
une réponse viscoélastique de trois couches avec l’interphase. Toutefois, cette diffusion
mutuelle peut être ralentie voire diminuée avec la saturation de l’interphase par les ancrages
physico‐chimiques ainsi créés. Un tel mécanisme nécessite un modèle d’évolution de cette
interphase dans le temps prenant en considération toutes les manifestations physicochimiques
sondées auparavant par l’outil rhéologique. On pourrait ainsi s’attendre à des
épaisseurs d’interphase beaucoup plus petite (Cf. plus loin).
Partie C
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