Gestion de la dispersion des MWNT par adsorption et greffage de copolymères PAA-PMMA pour le renforcement d’un polyépoxyde

par Anne-Claude Courbaron

Thèse de doctorat en Physique. Polymères

Sous la direction de Christophe Derail.

Soutenue en 2010

à Pau .


  • Résumé

    L’interface entre les nanotubes de carbone multi parois (MWNT) et la résine époxyde est en grande partie responsable de l’état de dispersion et de la transmission des contraintes mécaniques. Pour améliorer l’adhésion interfaciale, nous proposons de greffer des copolymères à blocs à la surface des MWNT via une polymérisation «in situ». Les copolymères de l’étude sont composés d’un bloc de polyacide acrylique (PAA) et d’un bloc de polyméthacrylate de méthyle (PMMA). L’étude des cinétiques de polymérisation des copolymères et de réticulation de l’époxyde a permis de montrer l’effet catalyseur des MWNT. Le greffage est mis en évidence par l’étude des températures de dégradation des copolymères. Nous avons montré que les copolymères choisis favorisent la dispersion des nanotubes. Les MWNT greffés PAA-PMMA présentent une efficacité supérieure aux MWNT adsorbés PAA-PMMA et permettent d’obtenir des dispersions de bonne qualité. Les effets du taux de copolymères, de leurs masses molaires moyennes et des densités de greffage ont également été analysés du point de vue des dispersions. Nous avons caractérisé les propriétés mécaniques des nanocomposites (polyépoxyde + nanocharges) en fonction de l’état des dispersions et des interactions copolymères – MWNT. Lorsque l’interface est rendue compatible grâce aux copolymères adsorbés ou greffés, les propriétés rhéologiques du polyépoxyde sont nettement améliorées, particulièrement dans le cas des MWNT greffés PAA-PMMA pour lesquels la dispersion est la meilleure.

  • Titre traduit

    Dispersion improvement of carbon nanotubes using adsorbed and grafted PAA-PMMA copolymers for epoxy nanocomposite reinforcement.


  • Résumé

    Interface between multi wall carbon nanotubes (MWNT) and epoxy matrix is admitted to play an important role in the dispersion quality and mechanical stress transfer. To improve the interfacial adhesion, we propose to chemically graft block copolymers onto MWNT surface using an “in situ” polymerisation. Herein, block copolymers are composed of one polyacrylic acid block (PAA) and one polymethyl methacrylate block (PMMA). The studies of polymerization kinetics, and cure epoxy showed the catalytic effect of MWNT. The grafting is highlighted by the study of copolymers degradation temperatures. Block copolymers make easier the MWNT dispersion in epoxy resin. MWNT grafted PAA-PMMA are more efficient than MWNT adsorbed PAA-PMMA, and give well dispersed nanotubes. The influence of copolymers proportion, molecular weight and grafting densities are also analyzed for the dispersion aspect. We characterized the mechanical properties of epoxy composites according to the dispersion quality and copolymers – MWNT interactions. It appears that when the interface is made compatible thanks to adsorbed or grafted copolymers, the rheological epoxy properties are clearly improved, especially with MWNT grafted PAA-PMMA which offer the best dispersion.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XII-208 p.)
  • Annexes : Bibliographie p.176-790

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