Rhéologie aux interfaces des matériaux polymères multicouches et ...

Khalid Lamnawar
INSA de Lyon
mouvements à plus grande distance, c’est le modèle de la reptation (voir celui de la double
reptation qui généralise ce dernier pour prendre en compte la polymolécularité) qui doit être
considéré.
3.1.3 Interdiffusion en l’absence de cisaillement
Soient deux phases semi‐infinies de deux polymères A et B comme décrit ci‐dessous :
t=0 t=t 1 t=t 2
Figure 22: Situation des chaînes interfaciales durant le processus d’interdiffusion entre deux fondus
au contact. Initialement (t=0), les chaînes sont réfléchies par l’interface (en pointillés). Après la mise
en contact, les extrémités de chaînes commencent à explorer le nouveau volume à leur disposition
(t=t 1 ), et les fondus s’interpénètrent progressivement (t=t 2 ).
La Figure 22 dépeint la situation des chaînes proches de l’interface, dans l’état initial, juste
avant la mise en contact des fondus : les chaînes ne peuvent pas franchir la frontière de leur
fondu respectif et elles s’y «réfléchissent » à chaque fois quelles l’atteignent. Lorsque les deux
fondus sont mis en contact, les chaînes interfaciales disposent tout à coup, de l’autre côté de
l’interface, d’un nouveau volume autorisé. Leurs mouvements aléatoires vont donc les
amener à traverser l’interface, via leurs bouts de chaînes, et à se mélanger peu à peu avec
leurs vis‐à‐vis.
Synthèse de résultats expérimentaux issus de la littérature
Comme le note Wu [1982], l’interface entre deux polymères, qu’ils soient compatibles ou
incompatibles, est un domaine d’épaisseur finie dans lequel la composition varie
continûment d’une phase à l’autre et où les gradients de potentiels chimiques commandent à
l’interdiffusion. Dans un système incompatible, l’équilibre est atteint quand l’effet
entropique (favorisant le mélange) est égal à l’effet enthalpique (favorisant la séparation de
phase). Selon les mêmes auteurs (Wu et al. [1986]), l’épaisseur de la phase intermédiaire est
dans ce cas typiquement comprise entre 1 et 20 nm selon le degré de compatibilité. Ces
interfaces sont donc extrêmement difficiles à étudier expérimentalement. Dans le cas de
polymères compatibles, en revanche, on peut plus facilement avoir accès à la structure et à la
cinétique de formation de cette interphase. Nous allons présenter dans un premier temps
quelques résultats relatifs à l’interdiffusion de polymères en l’absence de cisaillement. Nous
montrerons ensuite comment ces résultats peuvent être transposés au cas de polymères en
écoulement. Enfin, l’énergie dissipée par le phénomène d’interdiffusion sera estimée.
Partie A : Etat de l’art
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