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

Garcia Gonzalez Rafael

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Extrait

Sommaire

INTRODUCTION GENERALE.................................................................................................1


CHAPITRE I ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE.....................................................................5
I.1 GENERALITES SUR LES COPOLYMERES A BLOCS 6
I.1.1 Types de copolymères à blocs………………………………………………………………………..7
I.1.2 Morphologie des copolymères à blocs……………………………………………………………….9
I.1.2.1 Morphologie des copolymères AB............................................................................... 10
I.1.2.2 copolymères ABA symétriques........................................................ 12
I.1.2.3 copolymères ABC............................................................................ 12
I.1.2.3.1 Cas des copolymères linéaires 13
I.1.2.3.1.1 Effet de la composition des blocs …………………………………………………14
I.1.2.3.1.2 Effet de l'ordre des blocs …………………………………………………………..15
I.1.2.3.1.3 Cas des copolymères en étoile : Effet de la topologie des chaînes …………..16
I.1.2.4 Importance des interphases ........................................................................................ 17
I.2 DEFORMATION DES COPOLYMERES 18
I.2.1 Propriétés intrinsèques des blocs…………………………………………………………………...18
I.2.1.1 La masse molaire ........................................................................................................ 19
I.2.1.2 La transition vitreuse ................................................................................................... 20
I.2.1.3 Propriétés viscoélastiques........................................................................................... 20
I.2.2 Impact de la morphologie…………………………………………………………………………….22
I.2.2.1 Morphologie sphérique................................................................................................ 22
I.2.2.1.1 phérique non orientée ...................................................................... 22
I.2.2.1.2 phérique orientée ............................................................................. 23
I.2.2.2 Morphologie cylindrique .............................................................................................. 24
I.2.2.2.1 Morphologie cylindrique non orientée..................................................................... 24
I.2.2.2.2 Morphologie cylindrique orientée ............................................................................ 26
I.2.2.3 Morphologie lamellaire 28
I.2.2.3.1 Morphologie lamellaire non orientée....................................................................... 28
I.2.2.3.2 Morphologie lamellaire orientée.............................................................................. 30
I.2.3 Impact des interphases……………………………………………………………………………….31
I.3 CONCLUSIONS 34
I.4 BIBLIGRAPHIE CHAPITRE I 36


CHAPITRE II STRATEGIE ET APPROCHES EXPERIMENTALES .............................41
II.1 INTRODUCTION 42
II.2 MATERIAUX ETUDIES 42
II.3 CHOIX DE LA METHODE D’ ORIENTATION 44
II.3.1 Méthodes d’orientation………………………………………...………………………………....... 45
II.3.1.1 Méthode thermique...................................................................................................... 45
II.3.1.2 Méthodes mécaniques ................................................................................................ 46
II.3.1.3 Méthodes de champs électriques ou magnétiques..................................................... 46
II.3.2 Méthode « Roll-Casting »…………………………………………………………………………….46
II.4 CHOIX DES TECHNIQUES EXPERIMENTALES 50
II.4.1 Niveau macroscopique…………...……………………………...…………………………………..51
II.4.1.1 Traction uniaxiale ........................................................................................................ 51
II.4.1.2 Traction cyclique.......................................................................................................... 52
II.4.1.3 Relaxation de contrainte.............................................................................................. 53
II.4.1.4 Spectrométrie mécanique ........................................................................................... 53

Sommaire

II.4.1.5 Microscopie optique..................................................................................................... 55
II.4.2 Niveau nanoscopique (structural)………………………………………………………...………...56
II.4.2.1 Diffusion des rayons X aux petits angles .................................................................... 56
II.4.2.2 Microscopie électronique en transmission .................................................................. 58
II.4.3 Niveau moléculaire……………..…….………………………………………………………….…...59
II.4.3.1 Dichroïsme linéaire infrarouge .................................................................................... 59
II.4.3.1.1 Essais in-situ ........................................................................................................... 60
II.4.3.1.2 Essais spot light ...................................................................................................... 61
II.5 BIBLIOGRAPHIE CHAPITRE II 62


CHAPITRE III CARACTERISATION DES COPOLYMERES........................................66
III.1 MASSES MOLAIRES 67
III.2 REGIME DE SEGREGATION THERMODYNAMIQUE 68
III.3 STRUCTURATION DES COPOLYMERES 69
III.3.1 Structure et orientation du SBS…………………………………………………………………….70
III.3.1.1 Evaluation de l’état d’orientation ................................................................................. 71
III.3.1.1.1 Diffusion des rayons X aux petits angles................................................................ 71
III.3.1.1.1.1 Exploitation de donnés de diffusion………………………………………………..74
III.3.1.1.1.2 Calcul de la longue période…………………………………………………………75
III.3.1.1.1.3 Homogénéité de l’orientation……………………………………………………….76
III.3.1.1.2 Microscopie électronique en transmission.............................................................. 78
III.3.1.1.3 Microscopie optique ................................................................................................ 82
III.3.2 Structure et orientation du SBM…………………………………………………………………....83
III.3.2.1 Evaluation de l’état d’orientation ................................................................................. 84
III.3.2.1.1 Diffusion des rayons X aux petits angles................................................................ 84
III.3.2.1.1.1 Calcul de la longue période…………………………………………………………85
III.3.2.1.1.2 Orientation de la microstructure………………………………………………...….86
III.3.2.1.2 Microscopie électronique en transmission 87
III.3.2.1.3 Microscopie optique 89
III.4 CONCLUSIONS SUR L’ORIENTATION DES COPOLYMERES 90
Films SBS………………………………………………………………………………………..90
Films SBM……………………………………………………………………………………….90
III.5 BIBLIOGRAPHIE CHAPITRE III 92


CHAPITRE IV DEFORMATION DU SBS ORIENTE .....................................................93
IV.1 DEFORMATIONS DES FILMS SBS ORIENTES 94
IV.1.1 Résultats des essais macroscopiques ……...…………………………………………………….95
IV.1.1.1 Traction uniaxiale ........................................................................................................ 95
IV.1.1.2 Traction cyclique.......................................................................................................... 97
IV.1.1.3 Spectrométrie mécanique ........................................................................................... 99
IV.1.1.3.1 Spectrométrie mécanique en torsion ...................................................................... 99
IV.1.1.3.2 Specanique en traction ................................................................... 101
IV.1.1.3.2.1 Analyse de l’orientation Parallèle…………………………………………………103
IV.1.1.3.2.2 Analyse de l’orientation Parallèle et à 45°……………………………………….104
IV.1.1.4 Microscopie optique in-situ........................................................................................ 106
IV.1.1.4.1 Taille des éprouvettes 106
IV.1.1.4.2 que in-situ.................................................................................... 106
IV.1.1.4.2.1 Orientation Parallèle ║…………………………………………………………….106
IV.1.1.4.2.2 Orientation Perpendiculaire ┴…………………………………………………….108

Sommaire

IV.1.1.4.2.3 Orientation à 45°……………………………………………………………………109
IV.1.1.5 Relaxation en traction uniaxiale. ............................................................................... 111
IV.1.2 Résultats au niveau structural…………………………………………………………….113
IV.1.2.1 Diffusion des rayons X aux petits angles in-situ........................................................ 113
IV.1.2.1.1 Ess