Étude expérimentale de la relation entre rhéologie et structure de copolymères à blocs à base d’acrylate. : Apport pour la formulation des autoadhésifs.

• Auteur / Autrice : Nicolas Jullian
• Direction : Jean Peyrelasse, Christophe Derail
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Pau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Adhésion (physique)

Acrylates

Matériaux nanostructurés

Polymères -- Rhéologie

Résumé

Afin d’étudier l’effet de la structuration des copolymères à blocs sur leurs propriétés viscoélastiques et de proposer de nouvelles solutions de formulations autoadhésives, des copolymères di- et triblocs composés majoritairement de poly(acrylate de n-butyle) (PnBA) et de bloc(s) de polystyrène ont été synthétisés par polymérisation radicalaire contrôlée. Nous avons montré que la ségrégation des blocs est difficile à obtenir de part la faible valeur du paramètre d’interaction de Flory-Huggins du couple PS/PnBA. Néanmoins, quand celle-ci est effective, différentes morphologies ont pu être observées (bicontinues, cylindriques, sphériques) et dont la nature est dépendante de la masse moléculaire, de la composition et de la polymolécularité (Ip). De plus, nous avons observé que la morphologie a une influence importante sur le comportement viscoélastique de ces matériaux. En particulier, nous avons pu démontrer qu’il existe des valeurs limites en termes de masses et d’Ip afin que le comportement viscoélastique de ces matériaux soit adéquat pour leur utilisation dans des formulations autoadhésives. Ces limites étant difficiles à mettre en oeuvre industriellement, nous avons proposé des solutions originales pour palier à ces difficultés (substitution du PS par du PMMA, ajout d’homopolymère de PnBA). De plus, l’étude d’une série homologue d’homopolymères de PnBA a permis la modélisation de leurs propriétés rhéologiques et de celles des copolymères à blocs. Finalement, les propriétés d’adhérence de formulations fabriquées à partir de ces copolymères ont été analysées et comparées à celles d’une formulation commerciale en corrélation avec leurs propriétés viscoélastiques.

In this work, we studied the effect of nanostructure of block copolymers on their rheological behaviour and proposed new solutions for self-adhesive formulations. Thereby, we synthesized by controlled radical polymerization di- and triblock soft copolymers composed of poly(n-butyl acrylate) (PnBA) and polystyrene. The segregation of these materials is very difficult to obtain due to the low value of the PnBA/PS Flory-Huggins interaction parameter. However, when the segregation is effective, bicontinuous, cylindrical and spherical morphologies are observed depending on the molecular mass, the composition and the polydispersity index (PDI). Moreover, these morphologies greatly influence the viscoelastic behaviour of these materials. In particular, we demonstrate the existence of limit values concerning the molecular mass and the PDI of these materials in obtaining appropriate viscoelastic properties for applications in self-adhesives formulations. Given that, these limits are very difficult to achieve in an industrial context, we propose alternate solutions such as substituting the PS blocks by poly(methyl methacrylate) or adding PnBA homopolymers. In order to model the rheological behaviour of these block copolymers, a series of analogous PnBA homopolymers were prepared and studied. Finally, the adherence properties of block copolymers based formulations are analyzed and compared with those of a commercial formulation with respect to their viscoelastic properties.