Note ABES Apport des écoulements élongationnels lors de la mise en oeuvre de mélanges PP/EPDM réticulés dynamiquement et chargés à base de graphène Elongational flows contribution to the dispersive mechanisms in immiscible blends : application for conductive thermoplastic vulcanizates (TPV) based on polypropylene/EPDM blends Mélange de polymères Ecoulements élongationnels PP/EPDM TPV Réticulation Graphène Polymer blends Elongational flow mixing PP/EPDM Thermoplastic vulcanizates Crosslinking Graphene 531.3 532.5 620.19 Alliages de polymères Polymères -- Rhéologie Polymères réticulés Graphène Polypropylène Le travail de thèse présenté dans ce manuscrit a consisté à mettre en avant un nouveau procédé de mélange des polymères développé au LIPHT lors de la mise en oeuvre de mélanges PP/EPDM réticulés dynamiquement et chargés à base de graphène. Ce nouveau mélangeur, appelé RMX®, se distingue de la plupart des mélangeurs existants par la présence d’écoulements élongationnels forts, la possibilité de mouler directement des éprouvettes à l’issue de l’étape de mélange ainsi qu’une étanchéité aux gaz et aux liquides. Après une optimisation des conditions opératoires de ce mélangeur, nous avons pu évaluer quantitativement l’efficacité du mélange dispersif par analyse numérique de tailles de particules d’EPDM dispersées dans une matrice PP. Le RMX® permet d’obtenir une dispersion fine (~ 1 μm) pour des énergies spécifiques et des temps de mélange inférieurs aux procédés existants. Des tailles significativement réduites ont été obtenues pour des mélanges présentant un rapport de viscosité élevé (p > 1). Ces résultats ont été attribués à la combinaison de taux de déformation en cisaillement élevés dans le canal de l’élément de mélange avec des taux de déformation en élongation majoritaires en entrée/sortie de ce dernier. L’impact des écoulements élongationnels sur l’intervalle de (co)-continuité de mélanges PP/EPDM a ensuite été étudié. Un décalage de la percolation de la phase dispersée (EPDM) vers les hautes concentrations ainsi qu’une borne supérieure de cet intervalle plus élevée ont ainsi pu être mis en évidence à l’aide de techniques complémentaires (MEB, extraction sélective de la phase EPDM, analyse rhéologique). Une procédure originale d’élaboration de matériaux TPV dans le RMX® a également été réalisée. La réticulation dynamique au moyen d’une résine phénolique d’un mélange PP/EPDM présentant une morphologie co-continue a été effectuée. Des taux d’insoluble proche de 100% ainsi que les propriétés élastiques des TPV formés ont permis de confirmer l’efficacité de cette étape de réticulation dans le RMX®. Une dernière étude a consisté à disperser une nanocharge graphitique lamellaire et conductrice (xGNPTM) dans une matrice PP. L’analyse par diffraction des rayons X, les seuils de percolation rhéologique et électrique obtenus autour de 7 et 8 wt% respectivement ainsi qu’un facteur de forme Af ~ 15 suggèrent une absence d’exfoliation ainsi qu’une agrégation importante des particules de xGNP. A new mixing device (RMX®) based on elongational flows has been developed during this work. This device has specific technical features comparing to conventional mixers such as: variable mixing volume, direct molding of samples, air and water tightness. After an optimization of processing conditions, dispersive mixing efficiency was assessed on PP/EPDM blends by numerical analysis. Very fine dispersed morphologies were obtained for lower specific mixing energy and mixing times comparing to internal mixer (Haake Rheomix 600). Significantly reduced droplet sizes have been obtained for high-viscosity ratio blends (p > 1). These results indicate an enhanced droplet break-up mechanism in the RMX® which was attributed to the combination of high shear rates inside the mixing element and important elongational flows in the convergent/divergent zones. Impact of elongational flow mixing on the (co)-continuity interval of PP/EPDM blends was investigated. An important shift (~ 10 wt%) of the EPDM percolation threshold as well as a higher phase inversion concentration was observed. A combination of complementary techniques (SEM, selective extraction and rheological analysis) was successfully carried on in order to assess this (co)-continuity interval. Then, PP/EPDM blends with a co-continuous morphology were dynamically crosslinked in the RMX® using resole as a crosslinking agent. An original and specific procedure was developed for this purpose. Gel fraction close to 1 and significantly enhanced elastic properties after crosslinking confirmed the efficiency of this procedure. Finally, the dispersion of lamellar and conductive nanofillers (xGNPTM) in a polypropylene matrix was studied. Microstructural characterization by XRD and optical microscopy, rheological and electrical percolation thresholds (7 and 8 wt% of xGNP respectively) and corresponding aspect ratios (Af ~ 15) have shown no evidence of exfoliation. Electronic Thesis or Dissertation Text fr PDF 11816867 Université de Strasbourg Strasbourg 2014-12-31 https://theses.hal.science/tel-01668454 application/pdf 11468527 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2012/Rondin_Jerome_2012_ED182.pdf http://www.theses.fr/2012STRAE046/abes https://theses.hal.science/tel-01668454 https://theses.hal.science/tel-01668454 https://theses.hal.science/tel-01668454 Rondin Jérôme 1985-02-10 FR 174712693 40504703 https://theses.fr/2012STRAE046 2012STRAE046 https://doi.org/10.70675/7bd17f22z1489z4629z89d4z605b0940dd18 2012-12-19 Chimie physique Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Muller René MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 05984924X Cassagnau Philippe MADS_PRESIDENT_DU_JURY 033597626 Bégin Dominique MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 147306353 Vergnes Bruno MADS_RAPPORTEUR_1 09199697X École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 PH 156500019 Institut de Chimie et Procédés pour l'Energie, l'Environnement et la Santé (Strasbourg ; 1997-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 157548457 255208 ddc:530 ddc:620 Muller René Cassagnau Philippe Bégin Dominique Vergnes Bruno École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) Institut de chimie et procédés pour l'énergie, l'environnement et la santé (Strasbourg) PDF 11816867 confidentialité 2012-12-19 2017-12-19 confidentialité 2012-12-19 2017-12-19 confidentialité 2012-12-19 2017-12-19 confidentialité 2012-12-19 2017-12-19