Rhéologie aux interfaces des matériaux polymères multicouches et ...

Khalid Lamnawar
INSA de Lyon
3. Approche « matériau »: Interdiffusion mutuelle à l’interface
polymère/polymère et propriétés adhésives dans les matériaux
multicouches
Introduction
Nous proposons dans ce chapitre 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. Nous commençons ainsi
(sect. 3.1) par une présentation ‐sommaire‐ des propriétés dynamiques des chaînes avec
quelques rappels portant sur les ingrédients théoriques essentiels que nous utilisons, à savoir
la théorie de l’interdiffusion en matériaux polymères en présence ou non du cisaillement, le
couplage interdiffusion/réaction. Nous consacrons par la suite une partie importante
(sect. 3.2) aux travaux de la littérature sur la rhéologie des multicouches. Une attention
particulière sera accordée aux travaux de Bousmina sur les méthodes de quantification des
coefficients d’interdiffusion par l’outil rhéologique, pour des systèmes symétriques et
monomoléculaires, car ils constituent la base de notre réflexion sur l’étude des instabilités en
coextrusion de systèmes beaucoup plus complexes (réactifs et polymoléculaires). Les
phénomènes de glissement aux interfaces seront quant à eux présentés par la suite dans cette
section. Les propriétés adhésives et microstructurales des multicouches, traitées notamment
et respectivement par les équipes de Macosko et de Léger, sont présentées succinctement
dans l’annexe A.
3.1. Interdiffusion mutuelle à l’interface polymère/polymère: Aspects
macromoléculaires
Il s’agit d’un phénomène très important pouvant être expliqué grâce à la dynamique
moléculaire. Nous présenterons ici succinctement les modèles décrivant les mouvements
d’une chaîne unique (modèle de Rouse) et d’une chaîne enchevêtrée avec d’autres chaînes
(modèles de la reptation).
Avant d’entrer dans les détails, il est tout d’abord important de noter que le processus de
diffusion dépend à la fois du mouvement brownien des chaînes (lié à la densité des chaînes),
de la viscoélasticité des polymères, de la température, et du temps de contact. Enfin, il
dépend aussi de la nature de l’écoulement (extrusion ou moulage par injection), sauf dans le
cas de faibles sollicitations (où les contraintes et les déformations sont faibles).
Partie A : Etat de l’art
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