Elaboration et caractérisation de matériaux hybrides organiques-inorganiques pour revêtements sur verre et polymères à usage alimentaire

= Use of organic-inorganic coatings as packaging materials

• Auteur / Autrice : Sandrine Cuney
• Direction : Jean-Pierre Pascault
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance en 1996
• 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

Polyuréthanes

Silice

Réseaux polymères

Résumé

Ce travail concerne la synthèse et la caractérisation de matériaux hybrides organiques-inorganiques, obtenus à partir de précurseurs polyuréthane fonctionnalisés alcoxy-silane, condensés en masse et par catalyse acide. La morphologie de ces réseaux, résultant de la compétition entre la cinétique de réticulation et la séparation de phase thermodynamique entre les phases organique et inorganique, peut être décrite pas une matrice polymère dans laquelle sont dispersées des particules de silice. Nous nous sommes intéressés au mécanisme de formation de ces réseaux et à l'influence de la formulation sur leurs propriétés finales. Ces réseaux hybrides contiennent de faibles taux de silice : une étude comparable a été réalisée sur des réseaux polyuréthane. Les propriétés et les morphologies obtenues sont discutées en termes d'hétérogénéités thermodynamiques et statistiques (agrégats). La comparaison des propriétés des réseaux hybrides et polyuréthane a permis de dégager l'effet de particules organiques et inorganiques sur les propriétés. Les modules à l'équilibre des réseaux ont été confrontés aux valeurs données par les théories de l’élasticité caoutchoutique en considérant des nœuds de réticulation à fonctionnalité variable. Finalement, nous avons adapté nos formulations hybrides afin de les évaluer en tant que revêtements sur verre.

Amino-silane end-capped polyurethane prepolymers have been used to prepare without the help of any solvent organic-rich hybrid organic-inorganic systems, by hydrolysis and condensation under acid conditions. Due to phase separation between an organic-rich phase and an inorganic-rich one, the final morphology can be described as a polymeric matrix, in which silica-rich particles are dispersed. The network build-up, as well as the precursor composition influence on the final properties have been studied. Because of the low silica content in these materials, polyurethane networks have been characterized too. Properties and morphologies are discussed in terms of thermodynamic and statistical heterogeneities. Organic or inorganic cluster influence on final properties is analysed through the comparison of hybrid and polyurethane networks. Network equilibrium elastic responses are modelled, considering different elasticity theories and variable crosslink functionalities. Finally, properties of hybrid organic-inorganic coatings on glass are measured.