Nanocomposites polyoléfine/argile lamellaire: lien entre procédé et structure multi-échelle
Résumé
La réalisation de nanocomposites par mélange d'argile lamellaire dans une matrice polymère à l'état fondu est généralement faite par extrusion bivis corotative. L'objectif de cette opération est de disperser les agglomérats d'argiles, d'exfolier les feuillets et de distribuer ces charges d'épaisseur nanométrique au sein de la matrice. La forte surface spécifique des argiles est ainsi développée, de même que l'interface polymère/argile. Dans le cas des polyoléfines, un troisième matériau est souvent ajouté en tant que compatibilisant entre la matrice apolaire et la surface polaire des argiles. Le procédé d'extrusion bivis peut être adapté selon le résultat recherché via de nombreux paramètres : profil de vis, vitesse de rotation, débit d'alimentation des doseurs, températures de régulation le long du fourreau. Nous avons étudié l'effet de ces paramètres procédé sur la structure des nanocomposites aux échelles micrométrique et nanométrique. Des échantillons sont prélevés pour chaque condition opératoire testée et le niveau de dispersion de l'argile est évalué en utilisant différentes techniques de caractérisation : la microscopie électronique à balayage permet de déterminer le nombre d'agglomérats d'argile par unité de surface ainsi que leur distribution de taille. La diffraction de rayons X permet de remonter à la distance interfoliaire et ainsi de connaître le niveau d'intercalation des argiles. La rhéométrie dynamique permet d'évaluer le niveau d'exfoliation des feuillets d'argile grâce à un modèle de Carreau-Yasuda avec seuil d'écoulement. Les résultats montrent que la dispersion de l'argile est défavorisée par une haute température de fourreau, notamment du fait de la dégradation thermique de la matrice. L'augmentation du rapport « vitesse de rotation des vis / débit d'alimentation » entraîne une diminution du nombre et de la taille des agglomérats présents au niveau de la microstructure, ainsi qu'un phénomène d'exfoliation plus important au niveau de la nanostructure.
Domaines
Matériaux
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)