Élaboration, caractérisation et étude du comportement mécanique des nanocomposites polymères-argiles
Langue Français
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Auteur : Matadi Boumbimba, Rodrigue
Date de soutenance : 27-11-2009
Directeur(s) de thèse : Sieffert, Jean-Georges - Ahzi, Saïd
Établissement de soutenance : Université de Strasbourg
École doctorale : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
Discipline : Mécanique des matériaux
Classification : Physique, Chimie, minéralogie, cristallographie
Mots-clés libres : PMMA , cloisites , nanocomposites , TEM , XRD , ModellingPMMA , cloisites , nanocomposites , MET , DRX , Modélisation
Mots-clés :
- Nanocomposites
- Thèses et écrits académiques
- Contraintes (mécanique)
- Thèses et écrits académiques
- Polyméthacrylate de méthyle
- Thèses et écrits académiques
Résumé : Les nanocomposites polymères/argiles sont une nouvelle classe de matériaux constituée d'une phase organique (polymère) et d'une phase inorganique (argile). Comparés aux polymères et aux composites conventionnels, ces matériaux présentent des propriétés nettement améliorées et ceci à des concentrations en nanocharge très faibles (entre 1 et 5%). Cette amélioration des propriétés concerne aussi bien les propriétés thermiques (stabilité thermique, température de transition vitreuse, tenue au feu), de barrières, que les propriétés mécaniques dans certains cas (module d'Young, contrainte d'écoulement). L'amélioration des propriétés est liée à la bonne dispersion des nano-plaquettes d'argile dans la matrice polymère et au type de morphologie obtenu après mélange (intercalée ou exfoliée). Ce travail de thèse a pour but d'établir une corrélation entre nanostructure et propriétés thermomécaniques des nanocomposites. Pour ce faire nous avons tout d'abord élaboré des nanocomposites à base de poly (méthacrylate de méthyle) (PMMA) et d'argile organophile (cloisites 20A (C20A) et 30B (C30B)) en utilisant la technique de mélange à l'état fondu. La seconde partie de notre étude a consisté à caractériser (état de dispersion et propriétés thermomécaniques) les deux nanocomposites obtenus. Enfin dans la troisième partie de notre travail, nous avons proposé des modèles micromécaniques pour décrire la contrainte d'écoulement et le module d'Young en prenant en compte les effets de la vitesse de déformation, de la température, et de la concentration en nanocharge. Les résultats de caractérisation de la dispersion et de la morphologie par microscopie électronique en transmission (MET) et par diffraction des rayons X (DRX) ont montré une bonne dispersion des deux cloisites dans la matrice PMMA, le système PMMA/C30B présentant une morphologie exfoliée. Le système PMMA/C20A présente une structure exfoliée à faible concentration (entre 1 et 2%), et intercalée au delà. En ce qui concerne les propriétés thermomécaniques, nous observons une augmentation du module d'Young et de la contrainte d'écoulement avec la concentration en nanocharge pour les deux nanostructures. Nous notons également une augmentation de la température de transition vitreuse et une amélioration de la stabilité thermique du PMMA en présence des cloisites. Les modèles micromécaniques utilisés prédisent correctement la contrainte d'écoulement et le module d'Young.
Entrepôt d'origine : 
Identifiant : ecrin-ori-299099
Type de ressource : Thèse
