Compréhension du rôle de la fraction amorphe rigide dans les polyesters.

Understanding the role of the rigid amorphous fraction in polyesters

• Auteur / Autrice : Clément Fosse
• Direction : Laurent Delbreilh, Antonella Esposito
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 15/12/2020
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation de la thèse : Université de Rouen Normandie (1966-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de physique des matériaux (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; 1996-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Delbreilh, Antonella Esposito, Frédéric Affouard, Maria Madalena Alves Campos de Sousa Dionisio Andrade, Valérie Gaucher, Sébastien Pruvost
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Affouard, Maria Madalena Alves Campos de Sousa Dionisio Andrade

Mots clés

Mots clés contrôlés

Calorimétrie différentielle à balayage

Cristallisation

Biopolymères

Polyesters

Mots clés libres

Fraction amorphe rigide

Polyesters

Biopolymères

Mobilité moléculaire

Cristallisation

Calorimétrie à balayage rapide

Rigid amorphous fraction

Polyesters

Biopolymers

Molecular mobility

Cristallization

Fast scanning calorimetry

Résumé

L’objectif de ce travail était d’étudier les mécanismes de formation et de disparition de la fraction amorphe rigide ainsi que son impact sur la mobilité moléculaire d’un large panel de polyesters. Des études microstructurales ont été réalisées afin d’investiguer les effets de la composition et de la structure chimique sur la formation et la disparition de la fraction amorphe rigide dans différents systèmes polymères. Ces études ont été réalisées à l’aide de différentes techniques d’analyses : calorimétrie différentielle à balayage avec modulation en température (MT-DSC), calorimétrie à balayage rapide (FSC), spectroscopie diélectrique relaxationelle (DRS) et diffraction des rayons X (DRX). La calorimétrie à balayage rapide s’est montrée particulièrement intéressante pour étudier la dépendance en température de l’enthalpie de fusion des échantillons 100% cristallins, ce qui permet ensuite, d’obtenir une meilleure estimation de la quantité de fraction amorphe rigide dans les échantillons semi-cristallins. Les études microstructurales sur les différents polyesters ont ensuite montré que la composition et la structure chimique du polymère ont un effet significatif sur la formation et la disparition de la fraction amorphe rigide. Elles ont également prouvé qu’en ajustant la composition et la structure chimique, ainsi que le protocole de cristallisation, il est possible de créer des microstructures avec des propriétés diverses et variées augmentant ainsi le nombre d’applications.

The aim of this work was to investigate the mechanisms of appearance and disappearance of the rigid amorphous fraction as well as its effects on the molecular mobility in a large panel of polyesters. Microstructural were performed to evaluate the effects of different chemical compositions and structures on the appearance and disappearance of the rigid amorphous fraction. These studies were carried out using different experimental techniques : modulated-temperature differential scanning calorimetry (MT-DSC), fast scanning calorimetry (FSC), dielectric relaxation spectroscopy (DRS) and X-ray diffraction (XRD). Fast scanning calorimetry proved to be a very efficient technique to obtain the temperature dependence of the melting enthalpy of the fully crystalline material, which then allows to get a better estimation of the rigid amorphous fraction in semi-crystalline samples. The microstructural studies showed that the chemical composition and structure have a strong effect on the appearance and disappearance of the rigid amorphous fraction. The whole set of experimental results also proved that by adjusting the chemical composition and structure,as well as the crystallization protocol, it is possible to obtain microstructures with different properties, which gives access to a wide range of applications.