Synthèse et utilisation de matériaux hybrides lamellaires pour l'élaboration et la caractérisation de nanocomposites polymères

Abstract

L objectif de la thèse est d élaborer des matériaux hybrides organiques-inorganiques lamellaires originaux et de les disperser dans une matrice polymère afin d obtenir des nanocomposites. La mise en œuvre des nanocomposites s est faite à chaque fois dans deux types de matrices, le polyéthylène (PE) et le polyamide-12 (PA-12). Deux types d hybrides lamellaires y ont été dispersés. Le premier est l oxyde lamellaire KTiNbO5, modifié chimiquement par intercalation d alkylamines de différentes longueurs de chaîne carbonée pour améliorer sa compatibilité avec les différentes matrices polymères. La dispersion de ces matériaux hybrides a permis d améliorer plusieurs propriétés des matrices hôtes comme la stabilité thermique, la résistance mécanique et la résistance au feu. La deuxième famille de matériaux élaborés est celle des phosphonates de cuivre lamellaires porteurs de chaînes alkyles de différentes longueurs. L objectif de cette étude est de préparer un matériau hybride avec un métal de transition en vue de son incorporation dans le polymère. Une étude structurale approfondie de la série homologue a mis en évidence deux types de composés : hydratés pour les chaînes alkyles courtes (nombre de carbone =10. Ces deux types structuraux ont montré des comportements magnétiques différents. Enfin, l incorporation de ces charges dans les matrices polyéthylène et polyamide-12 a révélé que la nature covalente de la liaison chimique entre la partie organique et le feuillet inorganique ne permet pas d obtenir un état d exfoliation suffisant pour bénéficier de l effet nano sur les propriétés physiques.The aim of this work is to elaborate original lamellar hybrid materials and disperse them in a polymer matrix to obtain nanocomposites. They have been prepared using two different matrixes, one apolar (polyethylene) and one polar (polyamide-12). The two lamellar hybrid systems have been dispersed in these matrixes and studied as part of the hybrid nature. The first one, the lamellar oxide KTiNbO5, has been chemically modified with alkylamines having different carbon chain lengths in order to be compatible with the different polymer matrixes. The dispersion of such materials has allowed improving several properties like thermal stability, mechanical resistance and fire resistance. The second family studied is the copper alkylphosphonate one. They have been prepared with different alkyl chain lengths. The aim of this study is to prepare a hybrid material with a transition metal and to disperse it in the polymer matrixes. A deep structural study of the homologue series has revealed two types of compounds: hydrated for the short alkyl chains (number of carbon atoms=10. These two structural types have shown different magnetic behaviours. Finally, the incorporation of these fillers in polyethylene and polyamide-12 has revealed that the chemical nature of the bond which links the organic part to the inorganic one of the hybrid does not allow obtaining an efficient exfoliation mechanism.CAEN-BU Sciences et STAPS (141182103) / SudocSudocFranceF