Rhéologie aux interfaces des matériaux polymères multicouches et ...

Khalid Lamnawar
INSA de Lyon
Une étude expérimentale a été menée sur du polyméthacrylate de méthyl (PMMA) et du
polyfluorure de vinylidène (PVDF) par Wu et al. [1986]. Ces auteurs ont déterminé les
vitesses de diffusion, les coefficients de diffusion, l’épaisseur et la composition de
l’interphase en l’absence de cisaillement. Pour ce faire, un PMMA et cinq PVDF de masses
molaires différentes ont été étudiés. Les échantillons de PVDF étaient au préalable
saupoudrés de particules d’or de 5 nm servant de marqueurs de diffusion puis placés en
contact à la température de 190°C, la durée de cette phase étant fixée dans chaque série
d’expériences. Les échantillons étaient ensuite refroidis. Au cours du refroidissement, le
mélange contenant plus de 60 % en poids de PVDF cristallisait sous forme de sphérolites. En
revanche, le mélange formé de plus de 60 % en poids de PMMA demeurait amorphe. Les
échantillons étaient ensuite sectionnés par cryotomie et analysés au microscope électronique
à transmission. Les distances mesurées dans tous ces essais entre les marqueurs d’or et la
frontière cristalline ont permis de déterminer les cinétiques de diffusion et la composition du
mélange interfacial.
Formulation du problème (selon Kim et al. (1991))
Le processus de diffusion unidirectionnelle (Figure 23) pourrait être décrit par l’équation de
Fick :
∂φA
∂ ∂φA
= ( D( φA) )
∂t ∂x ∂x
Équation 8
où D( φ
A)
est le coefficient d’interdiffusion dépendant de la fraction volumique φ
A
du
composant A. C’est le processus de la diffusion mutuelle. La littérature propose deux
théories relatives à la quantification des coefficients d’interdiffusion :
(i) La théorie dite en mode rapide (Fast mode theory) :
D( φA) = (1 − φA)
DA+ φADB
Équation 9
(ii) La théorie dite en mode lent (Slow mode theory) :
1/ D( φA ) = (1 − φA)/ DA + φA
/ DB
Équation 10
où
φ est la fraction volumique du composant i : (i=A,B),
i
DA et DB sont respectivement les coefficients d’interdiffusion intrinsèques des
polymères A et B.
DA et DB sont définis par :
Partie A : Etat de l’art
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