Comportement rhéologique et propriétés thermophysiques, mécaniques et microscopiques des polymères chargés en relation avec l’interface et la taille des particules.

Abstract

L’objectif principal de ce travail est l’étude et la réalisation de composites polypropylène /silice non traitée (PP/SiO2) par mélange à l’état du PP fondu. Une nouvelle technique de transformation développée a été ainsi utilisée dans le but de réduire la taille des agrégats de la silice de l’échelle micrométrique à l’échelle nanométrique. Cette méthode est basée sur l’injection de l’eau dans l’extrudeuse double vis avec l’incorporation d’une seconde phase polaire le polyamide (PA6). Les effets des différents types de compatibilisants classiques et des procédés et conditions de transformations ont été aussi évalués pour mieux comprendre les mécanismes de dispersion et la qualité d’interface polymère/charge. En parallèle, des études de morphologie, du comportement rhéologique et des propriétés mécaniques et thermiques des composites PP/SiO2 sont menées afin de déterminer les paramètres permettant d’obtenir un matériau présentant des propriétés optimales. Les études morphologiques ont montré la présence des particules individuelles et des agrégats de taille de 200 nm dans les nodules de la phase polaire du polyamide (PA6). Une amélioration de la dispersion et de la résistance au choc ont été aussi observées en présence du compatibilisant de type glycérol monostéarate (GMS), tandis que la présence du compatibilisant de type polypropylène greffé par le maléique anhydride PP-g-MA a entraîné une augmentation de la résistance à la traction et du module. Toutes les propriétés mécaniques ont été améliorées avec l’incorporation du PA6, bien que l’évolution du comportement rhéologique et thermique est directement reliée à la dispersion. Les propriétés thermiques ont confirmé que la silice dans cette étude se comporte comme un agent de nucléation pour la matrice PP. Dans la deuxième partie de ce travail, des composites PP/argile ont été aussi préparés par solution et à l’état fondu, les mélanges sont caractérisés par infra rouge à transformée de Fourrier (IRTF) et par la microscopie optique. Les propriétés rhéologiques, mécaniques et thermiques sont évaluées afin d’étudier l’effet de l’agent compatibilisant PP-g-MA, le traitement de surface par l’acide stéarique, et aussi la nature de l’argile (montmorillonite et kaolin) sur les interactions interfaciales et la qualité de dispersion des particules de la charge dans la matrice PP. Une amélioration de la dispersion a été observée par la présence des groupements polaires de l’agent compatibilisant et l’argile se comporte aussi comme un agent de nucléation pour la matrice PP.