Thèse soutenue

Dynamique moléculaire des chaînes polymères à l'interface matrice-renfort dans les multimatériaux : comportement dans un état vitreux

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Auteur / Autrice : Laurent Joguet
Direction : Alain Vidal
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie - Physique
Date : Soutenance en 1999
Etablissement(s) : Mulhouse

Résumé

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L'incorporation de charges actives, telles que le noir de carbone, dans un élastomère améliore fortement les propriétés physiques, mécaniques, voire la résistance au vieillissement de ce dernier. Un tel phénomène est connu sous le nom de renforcement. En dépit de nombreux travaux antérieurs, la mise en évidence et la compréhension du rôle de l'espace interfacial polymère/charge restent encore des problèmes difficiles à résoudre. La RMN du solide s'avère à cet égard être un excellent outil pour appréhender l'effet des interactions polymère/charge sur le comportement des matériaux chargés, car elle permet d'accéder par des mesures de temps de relaxation spin-spin à la mobilité moléculaire des chaînes polymères. Si la RMN du solide large bande donne accès à une information globale prenant en compte la totalité des protons du polymère, la RMN du solide en haute résolution permet d'obtenir des spectres mieux résolus et ainsi d'atteindre des informations spécifiques sur chaque espèce de protons. Les élastomères utilisés ont été des polybutadiènes que nous avons synthétisés avec des teneurs PB1,2/PB1,4 variables (de 9 à 96,4% de PB1,2) et dont la Tg varie de -92 à -2°C. Les polybutadiènes purs, mélangés à 50 pcc de noir et extraits ont été étudiés. Deux approches RMN ont été tentées afin d'observer l'effet de la microstructure du PB. La RMN haute résolution et la RMN large bande (à champ faible et température variable, à champ élevé à 87°C). La RMN du 1H en haute résolution a montré que les groupements vinyliques pendants du PB1,2 ont une forte affinité pour la surface de la charge. La RMN du 1H large bande a non seulement permis de confirmer l'existence, dans l'élastomère en interaction avec la surface, de deux domaines de mobilité différente, mais aussi la dépendance T2/microstructure. De plus, nous avons pu différencier l'immobilisation due aux enchevêtrements des chaînes polymères de celle résultant de leur vitrification ou faisant suite à l'adsorption des chaînes en surface de la charge