Caractérisation de la formation de copolymères diblocs promoteurs d'adhésion aux interfaces polyamide 6-polypropylène des films co-extrudés

by Thomas Barraud

Doctoral thesis in Physique

Under the supervision of Liliane Léger.

defended on 2009

in Paris 11 , in a partnership with Université de Paris-Sud. Faculté des Sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .

  • Alternative Title

    Characterizing and modelling the formation of diblock copolymers at PP/PA6 co-extruded interfaces and their role in promoting adhesion


  • Abstract

    Polypropylene/polyamide 6 (PP/PA6) interfaces are commonly reinforced by diblock PP/PA6 copolymer formed in situ by reaction of maleic anhydride modified PP on the NH2 extremity of PA6 molecules, when the two polymers are melted and pressed into contact. Assemblies formed by moulding have been extensively studied and it has been shown that the efficiency of the copolymer in promoting adhesion was larger when the PP block had a microstructure close to that of the matrix, so that it could co-crystallize with the matrix. The strength of the interface is then ruled by first the number of copolymers per unit area of interface, second, the microstructure of the PP part of the diblock copolymers compared to that of the bulk PP and third, the cooling conditions. A large number of applications of these systems rely on multilayer films formed by co-extrusion processes. In order to be able to implement the numerical simulation with correct parameters concerning the reaction kinetics of the maleic anhydride modified PP on PA6 (with and without an elongational flow increasing the surface of interface and thus diluting the yet formed copolymers), and to better understand the relations between the surface density of copolymers, the cooling kinetics and the crystalline morphology of the PP in the immediate vicinity of the interface (that we analyse by AFM after selective dissolution of the PA6), we have undertaken a systematic investigation of assemblies formed in the lab, under thermal, kinetics and elongational flow conditions representative of the co-extrusion process.


  • Abstract

    Nous avons montré la faisabilité de la fabrication d’assemblages PP/PA6 à partir de films pressés en contact et porté rapidement à des températures supérieures aux températures de fusion PP et du PA6, avec des cinétiques de montée en température comparables aux temps caractéristiques des procédés de co-extrusion. Dans ces assemblages,l’interface est stabilisée par des copolymères diblocs formés in situ par réaction de PP modifiés anhybride maléïques sur l’extrémité – NH2, des PA6. Nous avons d’abord étudié par XPS les cinétiques de formation de ces copolymères promoteurs d’adhésion en l’absence de tout écoulement (greffage résultant uniquement de la diffusion des espèces réactives vers l’interface), ainsi que par AFM la morphologie cristalline interfaciale du PP, sur des échantillons assemblés ou co-extrudés. Pour les différents liants fournis par ARKEMA nous avons mis en évidence le rôle du copolymère sur la morphologie cristalline interfaciale. Nous avons mis au point un dispositif expérimental permettant de provoquer un écoulement dans des conditions de taux d’étirement et de cinétiques thermiques représentatives de la coextrusion afin de quantifier l’effet d’un écoulement augmentant l’aire d’interface sur la formation de copolymères et sur la morphologie cristalline. Nous avons mis en évidence et quantifié la formation de copolymère induite par l’écoulement (« sur greffage ») ainsi que des tendances à l’apparition d’orientation cristalline dans les assemblages étirés, résultat d’une compétition entre l’orientation par étirement des chaînes, relaxation et cintétiques de refroidissement. Les corrélations entre ces différents paramètres et l’adhésion restent à établir de façon systématique.

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Informations

  • Details : 1 vol. (207 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 197-207

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  • Library : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
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  • Odds : 0g ORSAY(2009)258
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