Capteurs photophysiques pour l'étude de polymères fondus

par Sylvie Selaries-Grondin

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Marie-Laure Viriot.

Soutenue en 1992

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL .

mots clés

• Fluorescence
• Polydimethylsiloxanes
• Polarisation de fluorescence
• Capteurs photophysiques
• Excimeres intermoléculaires du pyrène
• Cisaillement
• Fluorescence
• Photophysique
• Excimères

Résumé

Les travaux effectués ont eu pour objectif le développement de capteurs photophysiques adaptés à l'étude de la rhéologie des polymères (en particulier les polydimethylsiloxanes, PDMS). La mise au point de capteurs fondes sur les méthodologies de fluorescence correspond à un besoin industriel dans le domaine de la transformation des polymères fondus. En effet, l'extrusion, le filage, mettent en œuvre des contraintes de cisaillement et peuvent induire des alignements forces des chaines polymériques, que nous avons cherché à traduire par des sondes photophysiques. Dans cet esprit, nous avons étudié le comportement de polymères sous contrainte de cisaillement dans un viscosimètre de couette, adapté à des expériences en polarisation de fluorescence. Le 1,6-diphenyl-1,3,5-hexatriene se présente comme une sonde efficace sur le plan spectroscopique, mais dont la rotation moléculaire n'est pas reliée à la viscosité macroscopique des PDMS. La faisabilité de la technique a toutefois été jugée en utilisant le diacryl 103. Après élimination des artefacts lies à l'élévation de température et la biréfringence d'écoulement, un effet du cisaillement sur l'orientation moléculaire de la sonde a été mis en évidence et corrélé partiellement à un modèle original développé autour d'une distribution d'orientation moléculaire anisotrope déduite par affinité d'une distribution isotrope. Par ailleurs, nous avons développé une étude relative à l'utilisation des cinétiques de formation des excimeres intermoléculaires du pyrène, en nous attachant tout particulièrement à l'étude dynamique (résolution temporelle), pour déterminer les modes de diffusion à l'intérieur des chaines PDMS. Nos résultats (expériences et modèles) sont confrontés à des études menées dans le même temps par d'autres auteurs et reflètent la faible relation entre la viscosité macroscopique et la diffusion de petites molécules dans les milieux PDMS

Titre traduit

Photophysical sensors for the study of polymer melts

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