Synthese, caracterisation physico-chimique et proprietes mecaniques de nano composites polymethacrylate de methyle/particules de silice

• Auteur / Autrice : MURIEL MAUGER
• Direction : Jean-Louis Halary
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et techniques
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Differents echantillons de polymethylmethacrylate charge de nanoparticules de silice greffee ont ete prepares en faisant varier le diametre d des particules, la fraction volumique de charge v, la nature des greffons (3-methacryloxypropyl -trimethoxysilane ou -dimethylchlorosilane) et leur densite surfacique n. Tous les echantillons sont transparents, en accord avec la bonne dispersion des particules revelee par microscopie electronique a transmission et microscopie a force atomique. Ces materiaux presentent systematiquement un equilibre de gonflement, preuve de la formation d'un reseau tridimensionnel. L'introduction d'un parametre phenomenologique, d, correspondant au nombre de greffons par unite de volume de matrice, fonction de d, v et n, s'est revele un guide utile pour rationnaliser les conditions d'obtention de systemes quasiment exempts de fraction soluble. Il est montre que les principaux effets de la presence de charges sur les proprietes mecaniques sont les suivants : 1 - leger accroissement des temperatures de transition vitreuse et de relaxation principale et elargissement de la distribution des temps de relaxation. 2 - accroissement du module de conservation, en accord avec les modeles theoriques. Cet effet est amplifie dans l'etat caoutchoutique du fait de la contribution des points de reticulation. Une dependance plus complexe avec v a ete mise en evidence pour le module de perte dans la region de la relaxation secondaire. 3 - amplification de la deformation des chaines resultant de l'indeformabilite des charges, analysee respectivement aux seuils de plasticite et de rheodurcissement. 4 - sensibilite du seuil de rheodurcissement a la densite de reticulation des chaines. 5 - fragilisation des reseaux, d'autant plus marquee que les essais de rupture sont effectues loin en-dessous de la temperature de transition vitreuse. 6 - augmentation de la durete normale dans les essais de nano-indentation, ce qui ouvre des perspectives d'applications aux systemes etudies.