Nouvelle voie de réticulation et de renforcement de TPV du type PP/EPDM

New way for crosslinking and reinforcement of PP/EPDM thermoplastic vulcanizates

• Auteur / Autrice : Nicolas Dargère
• Direction : Philippe Cassagnau, Véronique Bounor-Legaré
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux polymères
• Date : Soutenance le 12/12/2011
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1992?-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ingénierie des Matériaux Polymères (Auvergne Rhône-Alpes ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Eric Drockenmuller
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Cassagnau, Véronique Bounor-Legaré, Philippe Sonntag
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jocelyne Brendlé, René Muller

Mots clés

Mots clés contrôlés

Thermoplastiques

Réticulation (polymérisation)

Mots clés libres

Thermoplastiques vulcanisés

PP/EPDM

Réticulation

Renforcement

Hydrosilazane

Hydrosilylation

Hydrolyse-condensation

Hybrides organique-inorganiques

Thermoplastic vulcanizate

Hydrosilazane

Résumé

Le travail présenté dans ce manuscrit concerne une nouvelle voie de réticulation et de renforcement de mélange de polymères du type thermoplastique vulcanisé (TPV). L’utilisation d’hydrosilazanes a été envisagée pour la réticulation et le renforcement de TPV du type PP/EPDM. De par la fonctionnalité des hydrosilazanes ; fonctions hydrure de silicium (Si-H) et fonctions silazane (Si-N), deux types de réactions ont été étudiées. La réaction d’hydrosilylation a été employée pour la réticulation de l’EPDM, et les réactions d’hydrolyse-condensation des fonctions Si-N et Si-H ont été exploitées pour la formation in-situ de domaines hybrides organique-inorganiques du type SiCxOy. L’étude sur molécules modèles et gels d’EPDM des réactions d’hydrosilylation et d’hydrolyse-condensation a permis de mettre en évidence la faisabilité du concept. Nous avons montré que l’avancement de la réticulation de l’EPDM par hydrosilylation est gouvernée par la cinétique de diffusion de l’hydrosilazane au sein de ce dernier. Les réactions d’hydrolyse-condensation des hydrosilazanes modèles ont mis en évidence la réactivité des fonctions Si-N plus importante par rapport à celle des Si-H dans nos conditions expérimentales. La transformation en SiCxOy des hydrosilazanes greffés à un gel d’EPDM réticulé induit l’augmentation de sa densité de réticulation. Ces réactions ont successivement été réalisées dans des conditions industrielles de transformation à l’état fondu, et la formation de structure hybride a été confirmée par RMN 29Si du solide

This work focuses on a new way of thermoplastic vulcanizate elaboration. Hydrosilazane compounds were employed to crosslink and reinforce PP/EPDM blends. Hydrosilazane reactive groups as silicon hydride (Si-H) and silazane (Si-N) moieties were involved in two types of reactions. Hydrosilylation reaction was exploited to perform EPDM crosslinking and hydrolysis-condensation reactions for in-situ formation of SiCxOy hybrid domains. Firstly model compounds were used to study both reactions. Then EPDM gels were elaborated by hydrosilylation crosslinking and hydrolysis-condensation reactions of hydrosilazane were performed for the in-situ modification of EPDM networks. Results showed that hydrosilazane diffusion in EPDM has a major influence on the crosslinking reaction kinetic. Additionally, hydrolysis-condensation reactions revealed that silazane groups are more sensitive to hydrolysis compared to silicon hydrides in our experimental conditions. Hydrosilazane conversion in SiCxOy in crosslinked and grafted EPDM gels induce an increase of the crosslinking density. Both reactions were successively performed in the molten state using industrial processing means and structural characterisations confirmed the presence of SiCxOy hybrid structures