Nanostructuration de matrices polyuréthane et polythiouréthane par des copolymères à blocs

Nanostructuration of polyurethane and polythiourethane matrices by block copolymers

• Auteur / Autrice : Boris Jaffrennou
• Direction : Jean-Pierre Pascault
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux polymères et composites
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Lyon, INSA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Partage des phases

Thermodynamique

Matériaux nanostructurés

Alliages de polymères

Copolymères

Polyuréthanes

Résumé

L'objet du projet de recherche était d'améliorer les propriétés de résistance au choc et à la propagation de fissure de formulations polymère à application en optique ophtalmique. Le concept envisagé repose sur la génération in-situ d'une phase souple suffisamment petite pour ne pas perturber la transparence par incorporation de copolymères à blocs dans les matrices initiales. Le but est d'obtenir des matériaux transparents selon les critères de l'optique ophtalmique, dont les propriétés thermiques et thermomécaniques sont adaptées à l'application visée et dont les performances de ténacité dépassent les valeurs des matériaux existants. Deux types de matrices polymère ont été étudiées : les matériaux polyuréthane et polyuréthane-urée globalement revisitées. L'étude réalisée a permis de déterminer une gamme de matrices transparentes nanostructurées par les copolymères à blocs de type poly(styrène-bloc-butadiène-bloc-méthacrylate de méthyle) (SBM), d'appréhender les concepts de mise en oeuvre de ces produits, de développer les avantages et inconvénients de ces formulations et d'explorer, de manière plus générale, les nouvelles perspectives qu'elles peuvent offrir. Dans la seconde partie de l'étude, notre travail s'est focalisé sur une formulation PTU déjà commercialisée. Une nouvelle gamme de copolymères à blocs capable de nanostructurer cette matrice a été déterminée, et l'influence de la nanostructuration sur l'amélioration des propriétés mécaniques du matériau a été démontrée.

The aim of this research project was to improve the mechanical properties of transparent polymer formulations for ophtalmic optics applications. The concept is based on the incorporation of block copolymers to generate in-situ a flexible phase whose size is kept sufficently small not to affect the transparency of the final material. The goal is to obtain transparent materials, exhibiting thermal and thermomechanical properties which are suitable for the application and presenting better tenacity performances than the existing materials. Two types of polymers have been studied : polyurethane and polyurethane-urea materials (PU and PUU) and polythiourethane materials (PTU). Concerning PU and PUU, the formulations have been widely revisited. A large range of transparent formulations nanostructured by poly(styrene-block-butadiene-block-methyl methacrylate) (SBM) block copolymers has been studied allowing to explore the new perspectives offered by this type of materials and to optimize their processing. In the second part of the study, our work focused on a marketed PTU formulation. A new range of block copolymers able to nanostructure this material has been determined, and the influence of the nanostructuration on the mechanical properties improvement of the material has been demonstrated.