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Thèse soutenue

Contribution à la modélisation du procédé de copolymérisation en émulsion de l'alpha-méthylstyrène et du styrène

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Auteur / Autrice : José Ramón Castellanos Ortega
Direction : Fernand Pla
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des procédés
Date : Soutenance en 1996
Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences du génie chimique (Nancy)
Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean Terrisse, Roger Spitz

Résumé

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Cette étude est consacrée à la modélisation de la copolymérisation en émulsion du styrène et de l'alpha-méthylstyrène. L'homopolymérisation de ce dernier, par voie radicalaire, est quasiment impossible à cause de sa faible réactivité, de sa température plafond faible et principalement des réactions de dépropagation dont il est le siège. Ce monomère est cependant susceptible de copolymériser avec d'autres monomères, par exemple le styrène, et dans ce cas la température de transition vitreuse du matériel obtenu est supérieure à celle du polystyrène seul. Dans le cadre de cette étude, la copolymérisation a permis de montrer l'influence de la composition initiale des monomères et de la température de la réaction. De même, nous avons étudié l'effet de l'alpha-méthylstyrène sur les principaux phénomènes intervenant dans le procédé, notamment la nucléation des particules de polymère et la capture des radicaux par celles-ci. À cette fin, un modèle cinétique, fondé sur la théorie de Smith et Ewart, a été d'abord élaboré pour l'homopolymérisation en émulsion du styrène. Ce modèle a permis de prédire la cinétique et les caractéristiques des macromolécules produites. Il a ensuite été étendu à la copolymérisation du styrène et de l'alpha-méthylstyrène. Dans les deux cas les coefficients cinétiques correspondants ont été déduits des données expérimentales. Ainsi, le modèle cinétique final a permis de prédire les masses molaires moyennes et leur distribution, de même que la composition chimique et la température de transition vitreuse du copolymère obtenu. Ces caractéristiques ont été validées à l'aide des techniques expérimentales telles que: la chromatographie d'exclusion stérique couplée à la diffusion dynamique de la lumière aux multi-angles, la résonance magnétique nucléaire du proton (¹H-RMN) et l'exploration par calorimétrie différentielle (ou DSC)