Influence de la sorption des solvants, de l'additivation et de la modification chimique sur la mobilité moléculaire de la phase amorphe du Polyamide 6,6 et l'effet sur les propriétés en traction et en choc de ce polymère

Influence of the solvent sorption, additivation, and chemical modification on the molecular mobility dynamics of Polyamide 6,6 amorphous phase and its consequences on the tensile and impact strength properties of this polymer

• Auteur / Autrice : Agustin Rios de Anda
• Direction : Paul Sotta, Louise-Anne Fillot, Ángel Alegría
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des polymères et Materiaux
• Date : Soutenance le 05/12/2012
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1992?-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Éliane Espuche, Jean-Louis Halary
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Valérie Gaucher, Stéphane Marais

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymères amorphes

Solvants

Adsorption

Polyamides

Mots clés libres

Polyamide

Phase amorphe

Mobilité moléculaire

Interaction polymère-solvant

Propriétés choc et mécaniques

Transition vitreuse

Polyamide

Amorphous phase

Molecular mobility

Polymer-solvent interaction

Shock and mechanical properties

Glass transition

Résumé

Ce travail s’inscrit dans le projet de développement des réservoirs essence pour voitures à partir des formulations Polyamide 6,6 (PA6,6). Le PA6,6 est un bon candidat pour des applications techniques car il possède des bonnes propriétés thermomécaniques rapportés à son poids. Ces formulations doivent montrer des bonnes propriétés barrière aux essences classiques, aux biofuels (essence contenant de l’éthanol) et aussi à l’eau qui est présente dans l’atmosphère, tout en ayant une bonne tenue aux chocs.Les enjeux scientifiques sont la meilleure compréhension des interactions entre le PA6,6 et des solvants purs de polarités et tailles différentes mais aussi des mélanges ternaires composés d’éthanol, toluène et isooctane à différentes concentrations et qui modélisent les biofuels. On veut aussi étudier l’effet de ces solvants sur la température de transition vitreuse Tg qui est la signature de la mobilité moléculaire de la phase amorphe. Ensuite, l’effet de l’additivation ou de l’ajout des co-monomères sur les propriétés barrière et mécaniques, notamment les propriétés choc, a été étudié. Dans ce travail nous avons pu décrire comment la nature d’un solvant conditionne sa sorption et son effet plastifiant dans le PA6,6. On a aussi observé que la nature et les interactions interchaînes de la matrice polymère conditionnent aussi la prise en solvants. De plus, une approche thermodynamique a été proposée pour étudier et comprendre la sorption de mélanges ternaires éthanol-toluène-isooctane et leur effet plastifiant dans le PA6,6. On a aussi montré que les propriétés mécaniques du PA6,6 dépendent ou sont liées à l’état de mobilité moléculaire de la phase amorphe de ce polymère.

This work forms part of a project aimed to develop Polyamide 6,6(PA6,6)-based automotive fuel tanks. PA6,6 is a good candidate for technical applications since it possesses good thermo-mechanical properties compared to its weight. These formulations must exhibit good impermeable properties to classic gasoline, to biofuels (gasoline containing ethanol), and to water which is found in the atmosphere, while keeping good impact behavior.The scientific issues are the better understanding of PA6,6-solvent interactions in the case of a series of solvents having different sizes and polarities and also for a set of ternary mixtures composed of ethanol, toluene, and isooctane at various concentrations that model biofuels. The effect of these solvents on the glass transition temperature Tg (molecular mobility signature) was assessed. The effect of additivating or chemically-modifying PA6,6 on the impact and barrier properties of the polymer was studied.In this work, it was described how the nature of a solvent conditions its sorption and its plasticizing effect on PA6,6. It was also observed that the PA6,6 inter-chain interactions also condition the solvent sorption. Moreover, a thermodynamic approach describing the sorption and plasticizing effects of ternary mixtures in PA6,6 was considered and developed. It was also observed that PA6,6 mechanical properties depend or are related to the amorphous phase molecular mobility state.