Etude du comportement sous déformation de copolymères à blocs SBS et SBM à morphologie lamellaire

Garcia Gonzalez Rafael

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• Publié par: Chaes
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Extrait

CONCLUSION GENERALE































Conclusion et Perspectives


1.1 CONCLUSIONS

Nous nous sommes efforcés au cours de ce travail d’établir une méthodologie
permettant de comprendre le comportement des films copolymère à morphologie
lamellaire. La stratégie adoptée à été basée sur le contrôle des variables
moléculaires et morphologiques, et sur l’utilisation de techniques de
caractérisation qui nous permettent d’établir très précisément l’état initial du
système et son évolution au cours de la déformation aux différents niveaux de
structure pertinents.

Pour aborder cette problématique, nous avons entrepris la mise en place de
différentes techniques. La première concerne la réalisation des essais
mécaniques classiques comme la spectrométrie mécanique et les essais de
traction uniaxiale. La seconde concerne le comportement de la structure et les
chaînes des copolymères à blocs sous déformation in-situ, qui nous ont surtout
permis de différencier les mécanismes agissant à faible et forte déformation.

Enfin, nous avons mis en place un dispositif expérimental qui permet de suivre les
transformations de la structure des films copolymère in-situ, et nous l’avons
appliqué avec les techniques de diffusion des rayons X et de dichroïsme
infrarouge, lors d’un essai de traction.

Nous avons par conséquent analysé l’influence de la microstructure lamellaire
orientée et non orientée, ainsi que de la nature des interactions entre blocs et
leurs répercutions sur les propriétés macroscopiques des films copolymères.

De l’ensemble de ces travaux, plusieurs points importants ont pu être mis en
évidence :

• Cette étude nous a révélé que les propriétés macroscopiques des
copolymères à blocs nanostructurés sont le fruit d'un équilibre complexe
entre les propriétés individuelles des constituants, la répartition des
phases, leur orientation.

• L’analyse des propriétés mécaniques dans le domaine linéaire a montré
que le comportement mécanique élastique des copolymères
nanostructurés est gouverné par la nature de chaque bloc, ainsi que par le
niveau d’ordre de la structure et son orientation, mais aussi de la présence
de défauts dans le système. En ce qui concerne l’anisotropie du
comportement élastique pour les films SBS orientés, nous avons mis en
évidence que ce phénomène est dû à l’orientation des chaînes polymères
dans chaque couche. La modélisation par éléments finis, montré qu’il est
nécessaire de prendre en compte l’anisotropie du matériau due à
l’orientation des chaînes au sein des couches lamellaires



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Conclusion et Perspectives


• Aux faibles taux de déformation la déformation, nous observons
principalement différents changements de la structure : la rupture de la
phase rigide et le basculement des domaines lamellaires vers la direction
de traction principalement. Les observations de diffusion des rayons X
montrent que la fragmentation des lamelles rigides suivie de la
déformation de la phase souple n’entraîne pas la la formation des vides au
sein de la structure.

• Le durcissement à grande déformation s’explique à partir des
phénomènes de cisaillement de la phase élastomère qui conduit à
l’orientation moléculaire de chaînes. Les changements d’orientation
moléculaire du bloc PS observés aux grandes déformations sont le
résultat du basculement des fragments issus de la rupture de la phase
rigide.



1.2 PERPECTIVES
Plusieurs points nous semblent particulièrement importants à retenir et méritent à
nos yeux des compléments d’étude :

Le premier point concerne l’observation des phénomènes de déformation à très
faible déformation; car nous nous confrontons encore au problème de la taille de
la sonde d’observation par rapport à la taille caractéristique des phénomènes à
observer.

Au cours de ce travail, nous avons émis plusieurs hypothèses concernant les
phénomènes de déformation de la structure des films dans les trois dimensions
(en raison de l’impossibilité d’observer dans ces trois directions). Les études
trouvées dans la littérature ne permettant pas, à l’heure actuelle, de répondre à
toutes les questions qui se posent, nous pouvons souligner le besoin d’analyser
tous ces phénomènes en les observant au moins dans deux directions distinctes,
pour pouvoir décrire tous les changements ayant lieu en 3D.

L’étude des “ nanostructures” reste un enjeu particulièrement important dans le
domaine des matériaux. Des techniques comme la nano-tomographie sous
microscope électronique à transmission pour obtenir des images
tridimensionnelles de la structure pourraient devenir importantes dans les études
de déformation des copolymères à blocs nanostructurés, et constituer une
analyse complémentaire pour mieux comprendre l’évolution de la microstructure
de ces matériaux au cours de la déformation.

Un autre point concerne l’étude des copolymères SBM. Il nous semblerait
important de réaliser des expériences précises de diffusion des rayons X in-situ,
par exemple à l’ESRF pour caractériser les nombreux états de déformation sous
charge et décharge dont nous avons discuté dans le cas du SBS orienté.

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Conclusion et Perspectives

Les résultats de l’imagerie IR polarisée « Spotlight » étant très prometteurs, il
nous semble intéressant de continuer à explorer ce type de système. Le premier
point serait de réaliser une étude se sensibilité des paramètres comme la taille de
la grille d’observation et le temps d’accumulation du signal.





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