Etude de materiaux hybrides organiques-inorganiques : Relation : Voie de synthèse/gelification/morphologie finale

= Study of hybrid organic-inorganic materials based on hydrogenated polybutadiene : Relation : Way of synthesis / Gelification and final morphology

• Auteur / Autrice : Hamid Kaddami
• Direction : Jean-François Gérard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des matériaux
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LMM - Laboratoire des Matériaux Macromoléculaires (Lyon; INSA ; 1962-1998)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vitrification

Matériaux hybrides

Sol-gel, Procédé

Résumé

L'étude consiste en l'élaboration des matériaux hybrides organiquesinorganiques à base de polybutadiène hydrogéné et d'alcoxydes de silicium (ƴAPS, ƴiPS et TEOS) suivant trois voies de synthèse différentes: HPBD/diisocyanate IPDI/yAPS; HPBD/yiPS et HPBD/TEOS. En étudiant la gélification et la morphologie finale en fonction des conditions de réaction , nous concluons: *La variation de la voie d'élaboration entraîne dans une étape intermédiaire la formation de macro monomères fonctionnalisés alcoxysilane de structures chimiques, présentant l'encombrement différant des groupements réactifs alcoxysilane. Ces différences entraîneront par la suite des écarts importants des degrés de conversion finaux. * L'étude de la réticulation a montré que ces systèmes ont des modes de gélification différents. Effectivement, pour les systèmes HPBDƴiPS, la vitrification de zones riches en composés inorganiques , se produisant en même temps que la gélification du système, est mise en évidence pour toutes les conditions expérimentales (quantité de catalyseur et température de réaction). Cependant, pour les systèmes HPBD/IPDI/ƴAPS la vitrification des zones inorganiques se manifeste seulement lorsque le gel est atteint rapidement. *lune étude morphologique a montré que, pour toute les quantités de catalyseur utilisées, les matériaux hybrides organiques-inorganiques HPBD/ƴiPS et HPBD/TEOS, ont des morphologies voisines: zones inorganiques de faible taille (nanométrique) et de fort rapport fonctionnalité/taille dans une matrice organique. Cette morphologie est identique à celle des systèmes HPBD/IPDI/ƴAPS avec de fortes quantités de catalyseur. Cependant, pour les faibles quantités de catalyseur acide, une morphologie différente est révélée: en plus de zones inorganiques de taille faible, une phase mixte de grande taille et de faible rapport fonctionnalité/taille est formée entraînant une chute des propriétés mécaniques des matériaux. La formation de ces dernières zones s'explique par la miscibilité partielle des chaînes organiques avec les alcoxysilanes partiellement condensés

The aim of this work consists on the elaboration of hybrid organic-inorganic materials based on hydrogenated polybutadiene HPBD and silicone alkoxyde (ƴAPS, ƴiPS and TEOS) according to three different way of synthesis: HPBD/IPDI/yAPS, HPBD/yiPS and HPBD/TEOS. We studied the gelification mode and the final morphology, by modifying the reaction conditions, we conclude : * The variation of the elaboration way leads, in the intermediate step, to the formation of alkoxysilane fonctionnalised macro-monomers. Those macro-monomers are different especially with the hindrance reactive groups. These differences lead to the important gaps in final conversion. * The rheological study of those systems polymerization shows that they have differents mode of gelification. For the system HPBD/ƴiPS, the vitrification of the inorganic rich zones and the gelification of the system occur at the same time, independent of the experimental conditions (amount of catalyst and reaction temperature). In the contrary, the vitrification of the inorganic zone in the case of HPBD/IPDI/ƴAPS system, occurs only for the short gelation times. *The study of the final morphology show that for the all used amount of catalyst, the hybrid organic-inorganic materials H-PBD/ƴiPS and HPBD/TEOS have the same morphologies: small inorganic zones (nanometric) with high functionality/size ratio, in organic matrix. That morphology is the same as that of HPBD/IPDI/ƴAPS system when high amount of catalyst is used. On the contrary, when small amount of catalyst is used, the morphology of HPBD/IPDI/ƴAPS system obtained is different: in addition to the small inorganic zone size, a large size mixed phase with a small functionality/size ratio is formed, leading to a mechanical properties decreases. The formation of the last kind of zone is explained by the partial miscibility of the organic chains and the alkoxysilane entities partially reacted.