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Etude de mélanges ternaires époxyde PMMA montmorillonite. Élaboration, contrôle de la morphologie

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Conclusion générale                     Conclusion générale                       142 Conclusion générale                                             143 Conclusion générale Conclusion générale   L’objectif de ce travail était l’élaboration et l’étude d’un matériau composite ternaire: époxyde‐amine/MMT/PMMA. Nous avons utilisé le phénomène de séparation de phase dans une matrice thermodurcissable en employant un polymère initialement miscible (PMMA). D’autre part deux procédés différents de dispersion d’une argile dans le mélange de précurseurs ont été employés : mélange miscible et dispersion par sonde ultrasons à l’aide d’un solvant  Dans ce travail nous avons réalisé des études concernant les effets des MMT et du PMMA  sur  la  cinétique  de  réaction  de  formation  du  réseau.  Les  morphologies développées on été étudiées d’abord sur des systèmes binaires avec et sans agent durcisseur  pour,  ensuite,  d’après  ces  résultats,  ...
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ConclusiongénéraleL’objectifdecetravailétaitl’élaborationetl’étuded’unmatériaucompositeternaire:époxydeamine/MMT/PMMA.Nousavonsutilisélephénomènedeséparationdephasedansunematricethermodurcissableenemployantunpolymèreinitialementmiscible(PMMA).D’autrepartdeuxprocédésdifférentsdedispersiond’uneargiledanslemélangedeprécurseursontétéemployés:mélangemiscibleetdispersionparsondeultrasonsàl’aided’unsolvantDanscetravailnousavonsréalisédesétudesconcernantleseffetsdesMMTetduPMMAsurlacinétiquederéactiondeformationduréseau.Lesmorphologiesdéveloppéesonétéétudiéesd’abordsurdessystèmesbinairesavecetsansagentdurcisseurpour,ensuite,d’aprèscesrésultats,procéderàlaréalisationdescompositesternaires.Lessystèmesdéveloppésenutilisantlestechniqueschoisiesontpermisconfirmeretdemettreenévidenceplusieursinformationspertinentesetnovatrices:L’étudedeseffetsdelanaturedel’aminesurlephénomènedeséparationdephaseamontréquelesystèmeDGEBA/PMMA/MDA,estpropiceàuneséparationdephasenodulaire(lorsquelePMMAestemployéavecuntauxde10pcr),disperséedanslamatricedefaçonhomogène.Lorsquel’amineMCDEAestutilisée,aucuneséparationdephasen’estobservéedansnosconditions.LesnodulesdelaphaseséparéedethermoplastiqueobtenusdanslessystèmeslePMMAdemassemolaireplusélevéeaétéutilisésontdistribuésd’unemanierehomogènedanslamatrice.Ilestimportantedesignalerquemêmesilestaillesdecesnodulesrestenthomogènesiln’apasétépossiblederéussiràlesintroduireàl’intérieurdesgaleriesdesfeuillets.Unmodèlecinétiquecapabledeprédirel’évolutiondelaconversionenfonctiondutempsderéactiondesmélangesdutype:DGEBA/MDA,DGEBA/PMMA10pcr/MDA,DGEBA/Cloisite30B5pcr/MDAaétéproposéetdéveloppé.Unbonaccordpourlesconversionsobtenuesjusquʹàlavitrificationentrelesvaleurscalculéesetexpérimentalesaétéobtenu.Ilsemblequel’additionduPMMAretardelaréactionjusqu’auphénomènedeséparationdephase,celaestoccasionnéparl’effetdilutiondesespècesréactifs,tandisquelaprésencedel’argileaccélèrelaréactionaprèslepointdetrouble,maisellen’apasuneffetsensiblesurlaconversiondupointdetrouble.L’étudedelarelationentrelatempératuredetransitionvitreuseetlaconversionpourcesmêmessystèmesaétéréalisée,etnousavonstrouvéune
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bonnecorrélationentrelesrésultatsexpérimentauxetlesvaleurscalculées.Ainsipourcessystèmes,ilestpossibled’estimerlavaleurdexparunesimplemesuredeTg.L’additiondedifférentsrapportsdePMMAn’apasapparemmentunegrandeinfluencesurl’énergied’activationàlagélification.Lacompositiondelaphaseséparéeaétécalculéeenutilisantl’équationdeFOX.Ilyaunpourcentagede6%dePMMAquirestemélangéaveclamatricecontinue.OnpeutdirequelaphasedePMMAséparéeestpresquepure.L’influencedelamassemolaireduPMMAestunfacteurimportantquiinduitunemeilleureexfoliationdelaCloisite30B.IlaétémontréquelavoiesolvantdonnelameilleuredispersionetlameilleureintercalationpourlaCloisite30B.Unsystèmeternaireépoxyde/thermoplastique/argileaétéréaliséenutilisantdeuxvoiesd’obtention:voiemélangemiscibleetvoiesondeultrasonsàl’aidedesolvant.Danslesdeuxcas,laséparationdephasedupolymèresousformedepetitsnodulesdispersésrégulièrementdanslamatriceépoxyde/amineestmiseenévidence.Enutilisantcesdeuxtechniques,l’argileaétédisperséeetréduitejusqu’àl’échelledetactoides,ceuxciontétédispersésplushomogènementlorsquelavoiesondeultrasonsestutiliséepuisquedestactoidesde10nmcontenanttroisoucinqfeuilletssontprésentsdanslesystème,tandisquedanslecompositeternaireobtenuparlavoiemélangemiscible,desagglomératsdegrandestaillessontobservés.LesanalysesSAXSpermettentl’analysedumécanismededispersionaucoursdelapolymèrisation.Ilaétémontréqu’aveclesmêmesmatériauxmaisenutilisantdifférentesméthodesinitialesdedispersionlaqualitédel’exfoliationpeutchangerradicalement.L’étatdedispersiondesfeuilletsd’argiledanslessystèmesaprèsréaction,obtenuspardeuxvoiesaétéétudiéparlesanalysesdeSAXS.L’attentionaétéfocaliséesurladistributiondesépaisseursdesparticulesdiffusantes.LesanalysesSAXSontmontréquel’exfoliationdel’argilepeutavoirlieuàtraversladésagrégationdegrosagglomératsenpetitesparticuleslesquellessontcomposéesdequelquesfeuillets(entre3et5).LesétudesdeSAXSinsituréaliséessurlesystèmeutilisantlasondeultrasonsillustrentqueladispersionfinaledel’argileestplushomogèneetqu’ilexisteunecorrélationentrecesfeuilletsexfoliés,laquellen’existepaspourlesystèmeréaliséparlavoiemélangemiscible.Unemobilitédesfeuilletsaétédétectéeaprèslagélification.LesétudesSAXSréaliséesdanscetteétudesuggèrentqu’ilestpossibled’obtenirunfaiblemouvement(nondétectéparWAXS)detactoidesmêmeaprèslepointdegel.Lesétudessurlamécaniquedefractureontmisenévidencequelescompositesternairesréalisésparlavoiemélangemiscibleontlesparamètres
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defracture(KetG )lesplusélevésdetouslessystèmesréalisés.LesystèmeIC IC issudelavoiesolvantquiprésentelameilleuredispersionetundegréd’exfoliationplusgrand,lesystèmeavecunPMMAdefaiblemassemolaireetlesystèmeavecunrapportplusélevéd’argile,tousmontrentdesvaleursinférieures.Nouspouvonsdoncdirequedanscetravaillesconditionslesplusoptimalespouravoiruncompositeternaireontétéétablies:desagglomératssontplusefficacesqu’uneexfoliation,unPMMAde50000g/molaideàaugmenterlesvaleursdefracture,etfinalementutiliseruneargileàprioriplusmiscibleavecuntauxplusélevénesontpasdesvoiespourobtenirdesnanocompositesavecdesperformancesmeilleures.Aussilameilleuredispersionneconduitpasàl’optimumdespropriétésmécaniquesetilsemblequelesagglomératsjouentunrôlenonnégligeabledansl’améliorationdelarésistanceàlapropagationdesfissures.L’influencedelamassemolairesurl’obtentiondenanocompositesternairesaétémontrée.D’abordunPMMAdefaiblemassemolairen’estpaspropiceàlaséparationdephaselorsqu’ilestintroduitdanslesystèmeépoxyde/argile/MDA.EnsuitelafaibleTgdecepolymèreconduitàunebaissedeTgdumélangeépoxyde/PMMA.Lesystèmeternaireréaliséenutilisantl’argilemodifiéeBZ80,n’améliorepaslespropriétésmécaniquesdusystème,mêmesil’argileestemployéeavecuntauxsupérieuràceluiutiliséavecl’argileCloisite30B.Cettedernièremontreuneplusgrandeaptitudeàs’exfolierquelaBZ80,(laquellerestecommedetrèsgrosagrégats)mêmesilavoiededispersionemployéeestlamême.Ilestclairquelesurfactantdesargilesaunrôleimportantsurladispersiondel’argile.Al’issuedesrésultatsobtenusdanscetravail,nouspouvonsenvisagerde:Etudierl’effetd’introduireunagentcompatibilisantquipeutgénérerunemeilleureintroductionduPMMAdansgaleriesdel’argile.φ φc Générerl’inversiondephase> ,dessystèmesternairesenfaisantvariantletauxdePMMAetétudierlespropriétésmécaniquesetstructuralesdecescompositesRéaliserlasynthèsedePMMAàpartirdelasurfacedessilicatesaprèsadsorptionaupréalabled’amorceur.
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