Identification d'un comportement terminal élastique dans les fondus de polymères, de polymères cristaux liquides et analyse de la transition de phase induite par cisaillement

Identification of a terminal elastic-like behaviour in molten polymers, liquid crystalline polymers and analysis of the shear-induced phase transition

• Auteur / Autrice : Hakima Mendil
• Direction : Laurence Noirez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés libres

Biréfringence

Rhéo-physique

Mode élastique terminal

Diffusion de neutrons

Résumé

La biréfringence induite par cisaillement dans la phase isotrope des polymères cristaux liquides en peigne (PCLP), est un phénomène non-linéaire associé à de longs temps de relaxation, et bien que spectaculaire, il ne peut être expliqué ni par un couplage du cisaillement avec le temps de vie des fluctuations d'orientation prétransitionnelles, ni avec le temps terminal viscoélastique. Les descriptions conventionnelles sont incompatibles avec le phénomène. En contrôlant les propriétés interfaciales, nous montrons que la réponse rhéologique des PCLP est fondamentalement différente de l'écoulement habituellement décrit à basses fréquences : le fondu présente une élasticité prédominante qui, observée loin de toutes transitions, n'est ni due aux propriétés mésomorphes, ni à la dynamique prétransitionnelle. L'analyse des propriétés dynamiques de polymères ordinaires, amorphes, enchevêtrés ou pas confirme que cette élasticité est une propriété générique. A faible épaisseur et à faible déformation, l'élasticité intrinsèque est mesurée. Elle augmente, puis sature à une valeur coïncidant avec la hauteur du plateau caoutchoutique, au delà d'une masse moléculaire critique coïncidant avec la définition du régime enchevêtré.

The shear-induced birefringence within the isotropic phase of side-chain liquid crystalline polymers (SCLPs) is a non-linear phenomenon associated to long time scales, and although spectacular, it can be explained neither by a flow coupling with phase pretransitional dynamics nor with the conventional viscoelastic relaxation times. A classical approach is not suitable to elucidate the origin of the shear induced birefringence. By controlling the interfacial properties, we show that the rheological response of SCLP, is fundamentally different from the expected low frequency flow behaviour: the melt displays a predominant elastic response which is observed far away from any transition. It does not originate from mesomorphic or pretransitional effect. The analysis of the dynamic properties of amorphous ordinary polymers entangled or not, confirms that this terminal elasticity is generic, contrasting with the commonly reported flow behaviour. The increase of the strain and the sample thickness leads to a lowering of the elasticity strength. At low thickness and at low strain rate, the intrinsic elasticity is measurable. It increases with the molecular weight up to a critical molecular weight which coincides with the onset of the bulk entanglements and which corresponds to the magnitude of the rubbery plateau. The intermolecular forces of the elasticity are equivalent to the entanglement elasticity.