Renforcement thermomécanique et amélioration des propriétés barrière aux essences du HDPE par des approches (nano)composites

par Bryan Guichard

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Éliane Espuche et de Philippe Cassagnau.

Soutenue le 13-03-2019

à Lyon , dans le cadre de Ecole Doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne) , en partenariat avec Université Claude Bernard (Lyon) (établissement opérateur d'inscription) et de IMP - Ingénierie des Matériaux Polymères UMR 5223 ( Rhône-Alpes) (laboratoire) .

Le président du jury était René Fulchiron.

Le jury était composé de Éliane Espuche, Philippe Cassagnau, Bastien Ledieu.

Les rapporteurs étaient Bruno Fayolle, Edith Peuvrel-Disdier.


  • Résumé

    Depuis quelques années, les polyoléfines et en particulier le Polyéthylène présentent un intérêt économique qui se traduit par un marché en croissance constante. Cependant, il est souvent nécessaire d’améliorer leurs propriétés d’usage notamment pour des problématiques liées à l’industrie automobile. Dans ce contexte, une amélioration des propriétés thermomécaniques et barrière aux vapeurs et liquides du Polyéthylène sur une gamme de température étendue constitue un nouveau challenge scientifique et environnemental. Dans cette étude, nous avons tout d’abord étudié l’impact de charges inorganiques et d’un recuit à 125°C sous air sur les propriétés thermomécaniques d’un HDPE. Le deuxième axe de recherche s’est concentré sur l’amélioration des propriétés barrière aux essences de ce polymère en favorisant les charges lamellaires pour leur haut facteur de forme induisant un effet de tortuosité élevé. L’impact de ce type de charges sur les phénomènes de sorption et d’extraction a été étudié dans le but de définir une formulation à base HDPE optimale pour limiter la perte physique d’oligomères et d’antioxydants. Le but de ces travaux étant de mieux comprendre les différents mécanismes mis en jeu, nous avons cherché à établir les relations Structure / Morphologie / Propriétés pour les deux axes d’étude développés

  • Titre traduit

    Thermomechanical reinforcement and improvement of barrier properties to fuels of HDPE by a (nano)composite route


  • Résumé

    In the recent years, the use of polyolefin and especially Polyethylene are of economic interest resulting in a growing attention concerning the improvement of its properties of use, especially for automotive application. In this context, the reinforcement of its thermomechanical properties and the improvement of its barrier properties to different fuels over an extended temperature range constitute a major scientific and environmental challenge. In this study, we first decided to analyze the impact of silica particles and of an annealing at 125°C under air atmosphere on thermomechanical properties of a HDPE. The second area of research was focused on the improvement of its barrier properties to fuels by the addition of lamellar charges known for their high aspect ratio inducing a tortuosity effect. The impact of these particles on sorption and extraction phenomena was also studied to determine an optimal HDPE-based formulation in order to limit the physical loss of oligomers and antioxidants. The guideline of this project was the determination of Structure / Morphology / Properties relationships to have a better understanding of the involved mechanisms


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