Thèse soutenue

Etude par birefringence d'ecoulement de solutions semidiluees de polymeres

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Auteur / Autrice : STEPHANE COSTEUX
Direction : Madeleine Djabourov
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences et techniques
Date : Soutenance en 1999
Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

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Les solutions semidiluees de polymeres sont aujourd'hui utilisees dans nombre d'applications industrielles qui necessitent des fluides relativement visqueux qui fluidifient sous cisaillement, comme dans l'industrie alimentaire ou pour la recuperation assistee du petrole. Afin d'obtenir les proprietes rheologiques desirees, il est primordial de comprendre quels mecanismes microscopiques en sont a l'origine. La birefringence d'ecoulement est de ce point de vue une technique interessante, puisqu'elle permet d'evaluer l'orientation et la deformation moleculaires souvent a l'origine de la rheofluidification. Une part importante de ce travail a ete consacree a la conception et la realisation d'un ellipsometre, qui a ete adapte a un rheometre commercial de facon a mesurer simultanement les grandeurs rheologiques habituelles, la birefringence et l'angle d'extinction. On a montre theoriquement qu'une modification du montage permettait egalement d'effectuer ces mesures lorsque l'echantillon possede un pouvoir rotatoire, et on propose un protocole experimental permettant de separer ce pouvoir rotatoire de la birefringence, ce qui permettra l'etude ulterieure de la prise en gel de la gelatine sous cisaillement. Des mesures de birefringence d'ecoulement ont ete realisees sur des solutions semidiluees d'echantillons aux proprietes diverses : - la gomme xanthane, qui est un polysaccharide charge relativement rigide s'orientant aisement sous cisaillement. - le polyoxyethylene dont la grande flexibilite permet en regime semidilue enchevetre une orientation et une deformation importante. - le poly(styrene sulfonate) enfin qui est un polyelectrolyte fortement charge, au squelette hydrophe, et dont les solutions semidiluees en l'absence de sel ajoute montrent tres peu d'orientation, et une tres faible rheofluidification, ce qui peut corroborer des modeles recents de collapse des polyelectrolytes fortement charges, sous l'effet d'une condensation des contre-ions a forte concentration. On a compare ces resultats aux modeles de solutions de batonnets, de chaines flexibles ou persistantes pour le coefficient de diffusion de rotation et la viscosite a bas gradient. . Les ecarts observes entre theories et experiences sont mises au compte de la polydispersite et de la flexibilite.