Note publique d'information : Ce travail de thèse a pour but d’élaborer et de caractériser des nanocomposites modèles
à partir de polyoxyde d’éthylène (POE) et de particules d’argile de synthèse, la Laponite.
L’élaboration fait intervenir un nouveau mode de préparation basé un concept de compatibilisation
des particules en phase aqueuse ; préalablement au mélangeage en phase fondue. Des
mesures de rhéologie, couplées à des expériences de diffraction des rayons X, ont
démontré qu’il est possible d’obtenir une dispersion optimale des particules à l’état
individuel, en compatibilisant les particules grâce à un greffage à saturation de
polymère à leur surface. Des études de rhéologie ont mis en évidence les phénomènes
pouvant intervenir dans l’origine de l’élasticité des nanocomposites. Suivant la masse
molaire de la matrice polymère, le renforcement peut provenir soit d’un réseau tridimensionnel
formé par les particules, soit d’une contribution de confinement des macromolécules
à laquelle peut éventuellement s’ajouter un pontage interparticulaire. Les lois d’échelles
reliant les modules élastiques et le seuil d’écoulement à la concentration en particules
ont pu être établies. Des analyses thermiques ont mis en évidence le ralentissement
de la cristallisation des chaînes de POE en en présence de Laponite. Les expériences
de spectrométrie infrarouge et Raman ont souligné la présence d’une couche amorphe
de polymère à la surface des particules expliquant le caractère non nucléant des particules
et soulignant le rôle de l’interface matrice/particule sur le comportement thermique
des nanocomposites à base de POE.
Note publique d'information : This aim of this thesis is to elaborate and characterize model nanocomposites based
on Polyethylene Oxide (PEO) and particles of Laponite, a synthetic clay. The elaboration
brought in a new mode of preparation, based on a compatibilisation of the particles
in aqueous phase, before melt mixing. Rheological studies as well as X-ray analyses
have shown the efficiency of the compatibilisation concept. The best dispersion (up
to individual particles) was obtained with a saturated coverage of end grafted polymer
chains onto the surface of the Laponite particles. The origin of the melt elasticity
has been attributed to various factors depending on the molecular weight of the matrix
chains. For moderated molecular weights, the elastic character is ascribed to the
formation of a network of dispersed particles, whereas contributions of chain confinement
or chain bridging between particles are present with higher molecular weight matrices.
Thermal analyses were performed in order to understand the effect of the Laponite
particles on the crystallization of PEO chains. A non-nucleating behavior was concluded,
and was proved by spectroscopic analyses (FTIR and Raman). Indeed, a layer of amorphous
polymer was detected onto over the surface of the particles explaining the inhibition
of the nucleating effect, often seen with nanoclays.
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