Conséquences de la photooxydation du polycarbonate et du polyéthylène : relier les modifications chimiques et/ou physiques à l'évolution de leur perméabilité

Consequences of the photooxidation of polycarbonate and polyethylene : relating chemical and/or physical modifications to the change of their permeability

• Auteur / Autrice : Zhouyun Chen
• Direction : Mohamed Sarakha, Julien Christmann
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux, nanomatériaux et procédés
• Date : Soutenance le 20/12/2023
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne (2021-...)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences fondamentales (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Chimie de Clermont-Ferrand (Aubière, Puy-de-Dôme ; 2012-....)
• Jury : Président / Présidente : Christian Ley
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fanny Coumes, Angélique Bousquet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christian Ley, Pascal Wong-Wah-Chung

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymères -- Détérioration

Mots clés libres

Photooxydation

Perméabilité

Dégradation des polymères

Perméation

Diffusion

Sorption

Photooxidation

Permeability

Polymer degradation

Permeation

Diffusion

Sorption

Résumé

Le polycarbonate (PC) et le polyéthylène (PE) sont deux polymères courants dans la vie quotidienne. Dans leurs scénarios d'utilisation habituels, ces matériaux peuvent subir le phénomène de photovieillissement. La photooxydation peut entraîner diverses conséquences, notamment la dégradation des propriétés et des modifications de surface. Cette étude vise à adopter une approche globale pour étudier l'impact du photovieillissement sur la perméabilité du PC et du PE. Plusieurs méthodes d'essai (perméabilité à l'oxygène, détermination du taux de transmission et tracés d'Arrhenius) ont été utilisées pour décrire et mesurer la perméabilité pendant le photovieillissement du PC et du PE. Les conséquences du photovieillissement du PC et du PE ont été vérifiées en utilisant différentes approches (microdureté, microscopie infrarouge, DSC, etc.). Un « effet entonnoir » de la perméabilité à l'oxygène a été observé dans le PC photovieilli de manière séquentielle, en relation avec la couche oxydée en surface de l'échantillon. Le tracé d'Arrhenius du processus de perméation a été vérifié (de 10 à 50 °C) tout au long du photo-vieillissement du PE. Un système expérimental a été construit et s'est avéré fiable pour mesurer la perméabilité en phase liquide. Les effets du perméant (sonde) ont également été observés dans la perméabilité en phase liquide et gazeuse.

Polycarbonate (PC) and polyethylene (PE) are two common polymers in daily life. In their typical usage scenarios, these materials can undergo the phenomenon of photoaging. Photooxidation can lead to various consequences, including property degradation and surface changes. This study aims to take a comprehensive approach to investigate the impact of photoaging on the permeability of PC and PE. Several testing methods (oxygen permeability, transmission rate determination, and Arrhenius plots) were employed to describe and measure permeability during the photoaging of PC and PE. Consequence of PC and PE photoaging was verified using different approaches (micro-hardness, infrared microscopy, DSC etc.). “Funnel effect” of oxygen permeability were observed in sequential photoaged PC, relating to the surface oxidized layer in the sample. Arrhenius plot of permeation process was verified (from 10 to 50 °C) throughout the photoaging of PE. A self-designed experimental system was constructed and proven to be reliable for measuring permeability in the liquid phase. The effects of the permeant (probe) were also observed in both liquid and gas phase permeability.