Rhéologie aux interfaces des matériaux polymères multicouches et ...

Khalid Lamnawar
INSA de Lyon
L’utilisation du modèle de Bousmina, Palierne et Utracki a démontré que la réaction permet
de diminuer les effets de glissement à l’interface confirmant éventuellement la génération
d’une interphase.
D’autre part, nous avons suggéré l’utilisation d’une expression de G’ en fonction du temps
de contact. Elle corrèle bien les différents résultats expérimentaux obtenus et est en accord
avec les différents mécanismes contrôlant les phénomènes de diffusion et de réaction
chimique aux temps courts comme aux temps longs. Des tests de pelage ont confirmé la
cohésion interfaciale qui peut exister entre les couches PE‐GMA/PA6.
Dans ce travail, l’analyse rhéologique a été restreinte à un certain découplage écoulement et
diffusion. Les faibles amplitudes assurent ainsi que les déformations ne perturbent pas la
dynamique des chaînes au cours de la diffusion. L’extension de cette démarche nécessite
d’aller plus loin dans l’approche théorique et expérimentale afin de prendre en compte le
couplage cisaillement, diffusion et réaction dans des conditions similaires au procédé de
coextrusion.
Les résultats expérimentaux ont été confrontés aux modèles décrivant le comportement
rhéologique de systèmes multiphasiques. Ainsi, nous avons proposé l’utilisation d’une
expression de l’évolution du module de conservation élastique en fonction du temps de
contact. Les manifestations observées et les résultats obtenus ont été analysés en se basant
sur les mécanismes physico‐chimiques mis en jeu.
La modélisation de l’interphase dans les matériaux multicouches par l’outil rhéologique et
thermodynamique a été établie par la suite. Des expériences dynamiques mécaniques ont été
réalisées afin d’évaluer les effets de l’aire interfaciale sur le comportement rhéologique d’une
structure multicouche entre deux à 7 couches. Pour ce faire, des structures multicouches
coextrudées dans les mêmes conditions et contenant à la fois un nombre de couche et
fractions volumiques variables des deux constituants ont été étudiées. Des structures
multicouches coextrudées contenant à la fois différentes quantités de zones interfaciales et
différentes fractions volumiques des deux constituants ont été utilisées.
A partir des résultats obtenus, il apparaît clairement que les viscosités des systèmes
multicouches augmentent de manière significative avec l’augmentation de la contribution de
l’interphase. Une relation entre les caractéristiques viscoélastiques des systèmes
multicouches et leurs compositions pourrait être établie grâce à l’analyse des phénomènes
interfaciaux. Les résultats ont montré également que la variation du module dynamique du
système multicouche reflète à la fois les effets liés à la diffusion et à la réaction chimique. Les
résultats ont été pondérés en confrontant les données obtenues à celles issues de modèles
théoriques données par la thermodynamique. Enfin, afin de quantifier la contribution de
l’effet d’interface/interphase une expression a été développée qui tient compte de
l’interphase générée entre les couches voisines, à une durée de contact et un taux de
cisaillement bien spécifiques. L’épaisseur de l’interphase a été estimée également par
microscopie électronique à balayage pour les systèmes bicouches réactifs et non réactifs.
Selon les calculs que nous avons entrepris, elle est de l’ordre de 40 nm pour le système
compatibilisé après une heure de temps de contact. Ces résultats corroborent bien ceux
obtenus théoriquement via les modèles thermodynamique. Les résultats expérimentaux
étaient en bon accord avec les résultats théoriques.
Toutefois, il est important de noter que nous avons actuellement des analyses en cours
faisant appel à la microscopie à force atomique (AFM) afin d’évaluer plus précisément
Partie C
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