Perméabilité et diffusion des gaz à travers les membranes de polyurethanne : relations propriétés-structure

par Geneviève Galland

Thèse de doctorat en Matériaux Moléculaires

Sous la direction de Jean-Pierre Pascault.

Soutenue en 1985

à Lyon, INSA , en partenariat avec LMM - Laboratoire des Matériaux Macromoléculaires (Lyon; INSA) (laboratoire) .

mots clés

• Mousses de polyuréthanes
• Perméabilité
• Solubilité

Résumé

Cette étude vise à fournir les données de base permettant d'établir les relations entre la structure des polyuréthannes {en abrégé PUR) et les propriétés de transport des gaz à travers ces PUR. Dans ce but, nous avons synthétisé des PUR 11 modèles 11 de rigidité croissante. Étant donné leur nature hétérophasée, la caractérisation structurale est axée sur l'analyse calorimétrique différentielle qui permet de déterminer la fraction volumique des phases souple et rigide ainsi que leur composition. La zone d'inversion de phase confère au matériau des propriétés particulières : meilleur taux de séparation de phase, groupements N-H presque totalement liés par liaisons hydrogène à la température ambiante, … Les mesures des coefficients de perméabilité P et de diffusion D sont effectuées sur un appareillage construit au laboratoire, utilisant un capteur absolu de pression. Le coefficient de solubilité S est obtenu à partir de P et D. Les expériences à température variable donnent les énergies d'activation et la chaleur de dissolution. La diffusion est supposée se produire essentiellement dans la phase souple. Le coefficient de diffusion est relié d'une part à la fraction volumique de la phase rigide qui augmente le chemin de diffusion par un facteur de tortuosité, d'autre part à la mobilité de la phase souple qui varie dans le même sens que la masse molaire de la séquence souple. Le logarithme du coefficient de solubilité augmente linéairement avec la température critique des gaz diffusants. Les valeurs obtenues sont utilisées pour effectuer un calcul de la variation des pressions partielles des gaz dans les alvéoles des PUR cellulaires. Après avoir confronté calculs et expériences, nous formulons l'hypothèse que l'absorption du Fréon 11 dans la masse du PUR joue un rôle important dans sa diminution de pression partielle dans les alvéoles.

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