Rhéologie aux interfaces des matériaux polymères multicouches et ...

Khalid Lamnawar
INSA de Lyon
respectivement aux études de Wilson et Khomami et de l’équipe du CEMEF pour leurs
travaux menés dans le cadre d´un couplage « théorie/expérience ».
Dans une deuxième étape, nous proposerons un état de l’art des travaux permettant
d’esquisser le contexte pratique de nos réflexions dans le cadre d’une approche
matériau/procédé et de décrire les outils théoriques auxquels nous ferons appel
(interdiffusion, compétition diffusion réaction, etc) pour expliquer le rôle de la
compatibilisation interfaciale dans les écoulements multicouches. Enfin, nous détaillerons la
position de nos travaux par rapport à la littérature.
Une deuxième partie B sera consacrée à la présentation des différentes techniques
dʹanalyses physico‐chimiques des matériaux utilisés dans l’étude et de faire une corrélation
entre les propriétés structurales obtenues et les conditions du procédé. Ainsi, nous
essayerons de mettre en avant une caractérisation fine des propriétés des matériaux avec un
accent particulier sur les propriétés qui peuvent influer généralement sur les propriétés
finales. Nous décrivons également les autres techniques pour l’évaluation des propriétés
interfaciales.
La partie C constituera le cœur de notre travail. L’objectif est de mettre en œuvre une
approche expérimentale utilisant l’outil rhéologique permettant, d’une part le suivi et le
contrôle de cette réaction aux interfaces ainsi que sa compétition avec les phénomènes
d’interdiffusion entre les différentes couches de polymères, et d’autre part l’influence de
différents paramètres liés au procédé (température, temps de contact, cisaillement, …etc).
Après avoir investigué les propriétés rhéocinétiques de nos matériaux, les propriétés
viscoélastiques de tels systèmes modèles seront évaluées en régime oscillatoire soumis à de
petites déformations afin d’assurer un semi couplage entre l’interdiffusion et l’écoulement.
Des expériences rhéologiques vont être menées pour sonder la réaction aux interfaces ainsi
que sa compétition avec les phénomènes d’interdiffusion dans un système bicouche.
Les résultats expérimentaux vont être confrontés à ceux des modèles décrivant le
comportement rhéologique de systèmes multiphasiques. Des expériences spécifiques vont
être présentées afin de dissocier les effets thermodynamiques et les cinétiques de la réaction.
Les manifestations observées et les résultats obtenus seront ainsi analysés en se basant sur les
mécanismes physico‐chimiques mis en jeu et révélés par des mesures spectroscopiques IRTF
et RMN.
En outre, les propriétés interfaciales des systèmes seront déterminées en vue d’estimer
l’épaisseur de l’interphase via des modèles thermodynamiques. Ces propriétés seront à leur
tour reliées aux propriétés adhésives du système bicouche.
Nous présenterons ensuite la modélisation de l’interphase dans les matériaux multicouches
par l’outil rhéologique et thermodynamique. Des expériences dynamiques mécaniques
seront présentées afin d’évaluer les effets de l’aire interfaciale sur le comportement
rhéologique d’une structure constituées de deux à 7 couches. Des structures multicouches
coextrudées contenant à la fois un nombre de couches et fractions volumiques variables des
deux constituants vont être étudiées. La contribution des effets d’interface/interphase sera
étudiée grâce à l’augmentation du nombre de couches. L’effet d’interface/interphase générée
entre couches voisines sera quantifié pour une durée de contact et un taux de cisaillement
bien spécifiques. Les résultats obtenus seront ainsi confrontés à ceux obtenus par l’analyse
thermodynamique et les micrographies MEB. Les propriétés de cette interphase seront
finalement reliées à leurs tours aux propriétés adhésives des systèmes multicouches.
Introduction générale
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