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Thèse soutenue

Nanocomposites Poly(diméthylsiloxane)-silice ou oxyde de titane généré in situ : synthèse, structure et propriétés

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Auteur / Autrice : Amadou Lamine Diop
Direction : Liliane Bokobza
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 2010
Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

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La présente étude examine et compare le comportement de deux nanocomposites à base de particules sphériques (SiO2 et TiO2) générées in situ au sein d'une matrice PDMS par le procédé sol-gel. La synthèse des réseaux PDMS-SiO2 et PDMS-TiO2 a été effectuée en utilisant plusieurs catalyseurs pour obtenir des morphologies différentes. Pour le suivi des réactions de synthèse et la détermination des taux de silice ou d'oxyde de titane, la pesée et la spectroscopie infrarouge ont été utilisées. La morphologie, l'état de dispersion, l'interaction polymère-charge, la dégradation thermique et les propriétés mécaniques ont été caractérisés et comparés au travers de plusieurs méthodes : La spectroscopie IR à transmission pour la présence d'eau dans les nanocomposites; La MET et le SANS pour la dispersion et la morphologie; La DSC, la RMN du proton, la TSDC et le gonflement pour l'interaction polymère-charge; L'ATG pour la dégradation; La traction uniaxiale et la mesure dynamique pour les propriétés mécanique. Des différences et des similitudes ont été observées entre les réseaux PDMS-SiO2 et PDMS-TiO2. Les deux types de réseaux aboutissent à un bon renforcement avec une amélioration des modules élastiques et des propriétés de rupture selon le catalyseur utilisé. Des différences apparaissent sur la forme des courbes de traction (avec un comportement plastique plus marqué sur les échantillons TiO2) et on note l'absence d'effet Payne pour les réseaux PDMS-SiO2 contrairement aux réseaux PDMS-TiO2. Les systèmes PDMS-SiO2 montrent une amélioration des propriétés thermiques par rapport au réseau non-chargé. De plus cette amélioration est liée aux conditions de synthèse et notamment à la nature du catalyseur. En effet, l'amélioration des propriétés thermiques est meilleure dans les échantillons catalysés avec le DEA. Pour les échantillons PDMS-TiO2, on a plutôt une dégradation des propriétés thermiques, les échantillons chargés de TiO2 se dégradant plus vite que le réseau non-chargé et à plus faible température. Toutes les différences et similitudes observées ont pu être reliées à la nature de la charge, à la différence de morphologie (taille des particules, existence d'un réseau percolant de charge etc. ) et à la qualité de l'interface PDMS-SiO2 ou PDMS-TiO2.