Relations entre la structure d'un copolymère à blocs et la nanostructuration d'un polymère réticulé

par Sara Maiez-Tribut

Thèse de doctorat en Matériaux polymères et composites

Sous la direction de Jean-Pierre Pascault.

Soutenue en 2007

à Villeurbanne, INSA .


  • Résumé

    L’introduction de copolymères à blocs dans des systèmes thermodurcissable en tant qu’agent renforçant se développe. La capacité du copolymère à blocs à nanostructurer ce type de matrice permet d’atteindre de bonnes propriétés mécaniques. Mais la difficulté réside justement dans l’obtention de ces nanostructures qui résultent de la miscibilité des blocs vis-à-vis du réseau en croissance. En effet afin d’éviter toute macroséparation de phases, le plus souvent néfaste pour les propriétés mécaniques, il est indispensable qu’un des blocs reste miscible dans le système tout au long de la réticulation afin de stabiliser la structure formée. Le problème est qu’un polymère est généralement miscible dans un nombre très restreint de système obligeant ainsi à adapter les copolymères à chaque matrice utilisée. L’objectif principal de cette thèse a été de déterminer la composition d’un copolymère à bloc capable de nanostructurer, dans un premier temps, des systèmes époxydes de polarité différente (DGEBA-DDS et DGEBA-MCDEA). Pour cela nous avons réaliser une étude de miscibilité visant à identifier un homopolymère restant miscible avec ces systèmes durant toute la réaction : le poly(dimethylacrylamide) s’est avéré un bon candidat et a été associé à des motifs méthacrylate de méthyle au sein d’un copolymère statistique. Le bloc stabilisant identifié, des copolymères à blocs de type ABA et AB ont été synthétisés. Leur comportement a d’abord été étudié dans les précurseurs des réseaux époxydes, en particulier la localisation de la transition ordre-désordre des mélanges obtenus et l’influence de la composition des copolymères utilisés sur celle-ci. Nous nous sommes ensuite intéressés à l’organisation des mélanges avant et après réaction (TEM et SAXS) mais aussi à l’évolution de la structuration au cours de la polymérisation (SAXS). Enfin le pouvoir renforçant des copolymères de type ABA a été évalué et révèle une amélioration de la ténacité des systèmes réticulés sans modification notable de la température de transition vitreuse.


  • Résumé

    Introduction of block copolymers as reinforcing agents in thermoset is increasing. The block copolymer ability to nanostructure this kind of matrix allows to obtain good mechanical properties. But the difficulty is to obtain such nanostructure which depends on miscibility of each block versus the growing network. Indeed, in order to avoid any kind of macrophase separation wich could deteriorate mechanical properties, one block must remain miscible in the system up to the end of the reaction to stabilize the formed structure. Since a polymer is generally miscible with only few systems, so, each block copolymer has to be adapted to each specific matrix. The main aim of this work has been to determine the composition of a block copolymer able to nanostructure epoxy networks with different polarities: DGEBA-DDS and DGEBA-MCDEA. In order to identify an homopolymer which could remain miscible with these two matrixes up to the end of the reaction, we realised a miscibility study and we showed that the poly(dimethylacrylamide) is an excellent candidate: as a result we associated it with MMA units to form a random copolymer. Having identified the stabilizing block, ABA and AB block copolymers have been synthesized. Their behaviour in the epoxy precursors and in particular the localisation of the order-disorder transition in the obtained blends, have been studied: this latter property appeared to be influenced by the blend composition. We were also interested in blends organization before and after the reaction (analyses performed by TEM and SAXS), and in its evolution during the polymerization (monitored by SAXS). Finally, the reinforcement effect of ABA block copolymers has been evaluated. A toughness improvement of the epoxy networks, without significant increase of the glass transition temperature, has been observed.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (246 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Contient des références bibliogr.

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(3176)
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