Élaboration et caractérisation de nanocomposites argiles organo-modifiées/matrices polyéthylène et poly(ε-caprolactone) préparés par extrusion bivis

Production and characterization of organo-modified clay/polyethylene and organo-modified clay/poly(ε-caprolactone) nanocomposites prepared by twin screw extrusion

• Auteur / Autrice : Sami Labidi
• Direction : José-Marie Lopez-Cuesta, Jean-Marc Haudin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et génie des matériaux
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Centre de mise en forme des matériaux (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Extrusion (mécanique)

Essais de comportement au feu

Composites thermoplastiques

Résumé

L'objectif de ce travail était d'élaborer des nanocomposites argiles organo-modifiées/matrices PEHD et PCL afin d'optimiser leurs performances globales. Nous nous sommes intéressés, dans une première partie, à obtenir une dispersion maximale des feuillets d'argiles en optimisant les paramètres de procédé de l'extrusion bivis. L'utilisation d'un profil de vis cisaillant couplé à une vitesse de malaxage importante à la plus haute température était indispensable pour améliorer les performances mécaniques en traction de la PCL. Cependant, sa stabilité thermique et son comportement au feu se sont avérés insuffisants suite à l'addition des argiles organo-modifiées. L'utilisation de retardateurs de flamme était donc nécessaire. L'incorporation de phosphinates avec agent de synergie a permis d'améliorer significativement la tenue au feu de cette matrice. La deuxième partie de l'étude a consistait à développer une formulation et un procédé de fabrication adaptés à l'élaboration d'une feuille thermoplastique souple pour application(s) dans le domaine nucléaire. Ce film à base de PEHD et de nanoparticules d'argiles est destiné à pallier les inconvénients des feuilles de protection actuelles comportant des retardateurs de flamme halogénés.

The objective of this work was to produce organo-modified clays (OMMT)/HDPE and OMMT/Poly(ε-caprolactone) nanocomposites in order to optimize their global performances. The first part of the study was devoted to the achievement of a maximal dispersion of the clay sheets through the optimization of processing parameters for the twin screw extrusion. The use of a shearing profile coupled to a high mixing speed at the highest temperature was necessary to improve the tensile mechanical properties of PCL. However, its thermal stability and fire behavior appeared insufficient after OMMT incorporation. The use of flame retardants proved to be necessary. The use of phosphinates with synergistic agents allowed the fire reaction of the polymer matrix to be significantly improved. The second part of the study consisted in the development of relevant compositions and process for the production of a flexible thermoplastic sheet for applications in the nuclear area. This HDPE and OMMT based film was dedicated to make up for the drawbacks of existing protection sheets containing halogenated flame retardants.