Natural rubber grades, from polymer characteristics to engineering properties

par Ekkawit Pianhanuruk

Thèse de doctorat en Chimie et physicochimie des polymères

Sous la direction de Jean-François Pilard et de Jean Léopold Leblanc.

Soutenue en 2010

à Le Mans .

  • Titre traduit

    Grades de caoutchouc naturel : des caractéristiques du polymère aux propriétés d'ingénierie


  • Résumé

    Cette thèse s’intéresse aux relations entre les caractéristiques du Caoutchouc Naturel, ses propriétés de mise en oeuvre et les propriétés mécaniques d’échantillons vulcanisés, en considérant une sélection de grades représentatifs. Des techniques de spectroscopie, physicochimiques et de rhéologie ont été utilisées, ainsi que des mesures de propriétés mécaniques sur des mélanges vulcanisés. Les résultats montrent que, telles quelles, les techniques spectroscopiques ne révèlent pratiquement aucune différence entre les divers grades étudiés. Cependant, en utilisant une technique de polarisation croisée de l’angle magique de spin 13C, on peut distinguer les composants mobiles et immobiles qui montrent des différences entre les grades. Les grades feuilles fumées (RSS) ont les taux de gel les plus élevés, en accord avec leur masse molaire, leur viscosité Mooney et leur module complexe. Parce qu’elle fournit des informations détaillées sur le comportement viscoélastique non-linéaire, la rhéométrie à Transformée de Fourier se révèle capable de discerner les différents grades étudiés. Par exemple, tous les grades présentent une région linéaire jusqu’environ 60% de déformation mais les échantillons de RSS montrent une non-linéarité intrinsèque (c. A. D. Induite par la structure du matériau) tandis que les grades à viscosité stabilisée sont extrinsèquement non-linéaire (nonlinéarité induite par la déformation), comme la plupart des polymères simples. Les effets de mastication ont été étudiés sur des échantillons de RSS3 et de SMR10CV60 et on a trouvé que les premiers requièrent plus d’énergie que les derniers. La viscosité Mooney et la masse molaire décroissent avec l’augmentation de l’énergie de mélangeage. Il apparaît que la mastication détruit le contenu en gel, de sorte que le module complexe diminue, de même que la sensibilité à l’histoire du cisaillement. Les mélanges chargés au noir de carbone avec les grades latex des champs (STR5L, RSS3 et RSS3E) ont des modules complexes plus élevés que les grades à viscosité stabilisée (OMNR, STR5CV60 et SMR10CV). Pour une même formule, mais des grades différents de caoutchouc naturel, les propriétés physiques des caoutchoucs vulcanisés ne montrent aucune différence significative.


  • Résumé

    This thesis investigates the relationships between the characteristics of Natural Rubber, its processing properties and the mechanical properties of vulcanized specimens by using a selection of representative grades. Spectroscopic, physico-chemical and rheological techniques were used, as well as mechanical testing of vulcanized compounds. Results show that, as such, spectroscopic techniques are not able to reveal significant differences between the various investigated NR grades. However, by using 13C cross-polarization magic angle spinning (CP-MAS) technique, mobile and immobile components can be distinguished, so highlighting differences between grades. Ribbed Smoked Sheet (RSS) grades exhibit the highest gel content, in agreement with molecular weight, Mooney viscosity and complex modulus. Thanks to the very detailed information it provides regarding the nonlinear viscoelastic behavior, Fourier Transform rheometry is shown to clearly distinguish between the various NR grades. For instance all tested samples exhibit a linear region up to around 60% strain but RSS samples exhibit intrinsic nonlinearity (i. E. Morphology-induced) whilst viscosity stabilized grades show essentially extrinsic non-linearity (i. E. Strain-induced), like most simple polymers. Mastication effects on samples of RSS3 and SMR10CV60 were studied and the former were found to require higher mixing energy than the latter. Mooney viscosity and molecular weight decrease with increasing mixing energy. The mastication process appears to destroy the gel content of NR, so that the complex modulus is decreased as well as all strain history sensitivity. Carbon Black filled compounds with field latex grades (STR5L, RSS3 and RSS3E) are found to exhibit higher complex modulus than viscosity stabilized grades (OMNR, STR5CV60 and SMR10CV). Physical properties of cured rubber for the same formula but different rubber samples show no significant difference.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (120-[14] p.)
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres

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  • Bibliothèque : Université du Maine. Service commun de documentation. Section Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 2010LEMA1026
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