Development of high performance Poly (isobutylene-co isoprene) nanocomposites for mechanical, sensing and barrier applications

par Kishor Kumar Sadasivuni

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur

Sous la direction de Yves Grohens, Thomas Sabu et de Allison Saiter.

  • Titre traduit

    Développement de nanocomposites Poly (isobutylene-co isoprene) haute performance pour des applications mécaniques, de détection et barrière aux gaz


  • Résumé

    Les nanocomposites élastomères ont un rôle fondamental dans la conception de matériaux intelligents de nouvelle génération. Le besoin croissant, pour des applications très techniques, de module élevé, de durabilité et de résilience nécessite de faire appel à des renforts de type macro, micro ou nano. Parmi ces derniers, les charges nanométriques sont étudiées de manière intense sur fait de leur énorme surface spécifique qui améliore potentiellement les propriétés mécaniques, électriques et barrières. Cette thèse se focalise sur le poly (isobutylène-co-isoprène) (IIR) additivé de charges de type nanotubes de carbone, graphène et argiles. Les problèmes classiquement rencontrés avec ce type de charges sont la dispersion dans la matrice et les interactions charges-matrice qu’il convient de moduler lors de la mise en œuvre. Les études sont menées par des méthodes d’investigation dynamiques de type relaxation, effet Payne, spectroscopie diélectrique et calorimétrie différentielle modulée. Si le graphène se montre efficient pour l’imperméabilisation du IIR, les nanotubes de carbone sont utiles pour la réalisation de senseurs. Une dispersion acceptable des argiles dans l’IIR est obtenue après greffage de la matrice avec de l’anhydride maléique confirmée par l’amélioration des propriétés mécaniques. Enfin, cette étude suggère une potentielle corrélation entre la mobilité coopérative des chaines polymères dans les nanocomposites IIR et les propriétés mécaniques


  • Résumé

    Elastomer Nanocomposites have a superior role in realizing the new generation smart materials. Because of the high modulus, durability, deformation extensibility and resilience required for technological applications, elastomers are reinforced with various kinds of macro, micro and nanofillers. Among these, nano fillers have attained wider attention due to their high aspect ratio, immense surface area and superior mechanical, electrical and gas barrier properties. The present thesis focus mainly on the fillers such as carbon Nanotubes, expanded graphite, graphene and clay reinforced poly (isobutylene-co-isoprene) rubber (IIR) composites with the aim of their applicability in fundamental research and technological fields. The usually faced problems of dispersion and interfacial interaction between the fillers and polymer during composite fabrication are addressed by studying the molecular level interactions taking place inside the material. For this dynamic measurements like stress relaxation, hysteresis, Payne Effect, and temperature modulated differential scanning calorimetry are used. When the graphene composite is applicable in making impermeable IIR membranes, CNT filled materials are fund to be useful as good sensing and dielectrics. Grafting of the chains with maleic anhydride enhances the interfacial interactions between clay and rubber chains and improves the mechanical properties. Finally this manuscript brings out tentative correlations between chain cooperative mobility in IIR nanocomposites and mechanical reinforcement.

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  • Détails : 1 vol. (190 p.)
  • Annexes : Bibliographie en fin de chapitre

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