Mélanges de polymères thermoplastiques, compatibilisés par des liquides ioniques, pour le développement de multifilaments

Ionic liquids : New compatibilizing agents of thermoplastic blends

• Auteur / Autrice : Adeline Crohare
• Direction : Jannick Duchet-Rumeau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux polymère
• Date : Soutenance le 13/04/2017
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1992?-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Institut national des sciences appliquées (Lyon ; 1957-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ingénierie des Matériaux Polymères (Auvergne Rhône-Alpes ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Yvan Chalamet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jannick Duchet-Rumeau, Yvan Chalamet, Tatiana Budtova, Eric Leroy, Sébastien Livi, Pascal Rumeau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Tatiana Budtova, Eric Leroy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Thermoplastiques

Mots clés libres

Matériaux

Polyamide 12

Thermoplastique élastomère

Liquide ionique

Mélanges de polymères

Compatilisation

Multifilament

Morphologie

Interactions physico-Chimiques

Propriétés mécaniques

Materials

Polyamide

Thermoplastic elastomer

Ionic liquid

Polymer blend

Compatibilization

Multifilament

Morphology

Physicochemical interactions

Mechanical properties

Résumé

Cette étude décrit l’élaboration de nouveaux multifilaments textiles offrant un compromis ténacité/élasticité inédit. Ces multifilaments sont composés de mélanges de polymères immiscibles, soit PA66/élastomère soit PET/élastomère, compatibilisés tous les deux par des liquides ioniques. L’incorporation de 1%m de liquide ionique dans ces mélanges a permis de diminuer la tension interfaciale entre les polymères, permettant ainsi d’affiner les morphologies des mélanges binaires et d’améliorer les propriétés mécaniques. Cette compatibilisation a été réalisée sans augmentation de la viscosité des mélanges, critère indispensable pour conserver la filabilité des formulations. L’utilisation de liquide ionique a également permis de façonner la morphologie des mélanges en choisissant judicieusement le couple « cation/anion ». La nature du cation (phosphonium vs imidazolium) et de l’anion a été étudiée. Ainsi, des morphologies nodulaires, fibrillaires ou intermédiaires ont pu être obtenues avec des propriétés mécaniques différentes. De nombreuses formulations ont pu être filées, étirées, puis prototypées sous forme de tissus et cordages de tennis afin de tester l’apport élastique des élastomères. Les liquides ioniques capables de réagir chimiquement avec le thermoplastique ouvrent des perspectives intéressantes.

This work highlights the role of ionic liquids (ILs) as compatibilizers in immiscible polymer blends to increase the springback of polyamide or polyester multiyarns due to the presence of elastomeric nodules. The influence of ionic liquid nature on the morphology of PA66/rubber and PET/rubber blends and on thermal, rheological and mechanical properties has been investigated. The incorporation of only 1 wt% of ionic liquids leads to a decrease of interfacial tension between the polymers. The morphology of blends can be tuned by the chemical nature of ionic liquids to reduce largely the nodule size of the dispersed phase and/or to generate fibrillar shape morphology. The reduction of particles size leads to an improvement of mechanical properties with an increase of elongation at break and the same stiffness. Moreover the incorporation of IL has no effect on the viscosity of blends. Several formulations could be spun and prototypes of fabric and tennis racket strings could be made with multiyarns.