Synthèse, structure et propriétés viscoélastiques de polymères chargés modèles.

Abstract

Les propriétés viscoélastiques de systèmes dispersés restent mal comprises, du fait d'une mauvaise compréhension de l'effet des interactions. Le but de l'étude est d'analyser les relations entre la structure et les propriétés de nanocomposites silice greffée/polyacrylate de butyle. Nous avons mis au point une nouvelle méthode de greffage par Polymérisation Radicalaire Contrôlée et "grafting from". Cela permet un contrôle de la masse molaire des chaînes greffées et de la densité de greffage. Nous pouvons ainsi réaliser l'étude d'un système modèle, en nous intéressant à l'influence des interactions stériques sur le comportement viscoélastique. Nous avons analysé les relations entre les interactions stériques, la fraction volumique de silice et l'organisation spatiale des charges par des mesures de diffusion de neutrons (DNPA). Ces expériences permettent de déterminer les caractéristiques microscopiques de la dispersion, elles montrent qu'il existe une transition entre les faibles fractions, où aucune corrélation entre particules n'est détectée et des fractions plus importantes (>4%) où un facteur de structure caractéristique est mesuré. Les études rhéologiques montrent que pour les faibles fractions, il existe deux relaxations: celle de la matrice et une secondaire dont nous avons déterminé l'origine. Lorsque la fraction volumique augmente, on observe le passage par un point de gel puis une transition liquide-solide pour une fraction volumique qui correspond à l'apparition du S(q) mesuré par DNPA. Au final, les particules se comportent comme des sphères dures, la transition liquide-solide est due à l'interpénétration des parties les plus extérieures des couches greffées.The linear viscoelastic properties of dispersed systems such as filled polymers are still poorly understood, because of a lack of theoretical knowledge about the role of interactions between particles of the dispersed phase. The aim of this work is to investigate the structure/properties relationship of polybutylacrylate filled with grafted silica particles. The method used to synthesize the silica grafted particles (coupling between techniques of grafting from and controlled radical polymerization ) allows to vary the length, density and molecular topology of the grafted polybutylacrylate layer. We are thus able to study model filled polymers, and more particularly the influence of steric interactions between particles on the linear viscoelastic behavior. We first investigated the link between steric interactions, volume fraction of silica, and the spatial organization of the particles in the matrix. SANS experiments clearly show a transition between low volume fractions, were no correlations between individual particles can be detected, and high volume fractions (4%), were a structure factor is measured, showing a spatial organization of the particles. We correlated these results to spectromechanic experiments on the same systems. We show a liquid-to-solid transition for volume fractions of the same order of magnitude as the one measured by SANS. This study on a model filled polymer shows that there are only steric interactions in this system. Particles have a hard sphère behavior and the liquide-solide transition is due to the interpenetrating of grafted polymer extern part.PAU-BU Sciences (644452103) / SudocSudocFranceF