Structure fractale de nanocomposites polyoléfine/argile lamellaire
Résumé
Des nanocomposites ont été réalisés par mélange à l’état fondu d’une argile lamellaire (argile organomodifiée, OMMT) dans une matrice polypropylène en présence ou non d’agent compatibilisant (PP greffé anhydride maléique, PP-g-MA). Différentes compositions ont été testées en variant la fraction d’argile organomodifiée pour un taux fixe PP-g-MA/OMMT (taux fixé à 0 ou 4). L’ensemble des mélanges a été préparé en mélangeur interne avec les mêmes conditions de mélange. La structure multi-échelle de ces matériaux a été analysée en combinant différentes techniques : MEB, MET, diffraction de rayons X et rhéométrie en mode oscillatoire dans le régime de viscoélasticité linéaire.
L’ajout de compatibilisant dans les mélanges permet de passer d’une structure type microcomposite caractérisée par la présence d’agglomérats d’argile à une structure type nanocomposite, partiellement intercalée et exfoliée. Au-delà d’un seuil de percolation, le nanocomposite présente un comportement type pseudo-solide qui se traduit par la présence d’un plateau sur G’ dans la zone terminale et d’une contrainte seuil sur la courbe de viscosité.
Dans ce travail, nous nous sommes intéressés au caractère fractal du réseau de charges du nanocomposite. La contrainte seuil apparente et la déformation critique ont été utilisées pour remonter à la dimension fractale du réseau de charges. Cette structure de réseau confère au nanocomposite un caractère thixotrope que nous avons plus particulièrement étudié. L’application d’un cisaillement continu conduit à une rupture partielle du réseau et à un alignement des charges en écoulement qui explique la non-validité de la règle de Cox-Merz. Différentes sollicitations dans le domaine linéaire et non-linéaire ont été appliquées pour mesurer et comprendre la cinétique de formation ou reformation du réseau fractal après arrêt d’un écoulement. Ces mesures montrent une réorganisation du réseau de charges sur des temps très longs.
Les recherches menant aux présents résultats ont bénéficié d'un soutien financier du septième programme-cadre de la Communauté européenne en vertu de la convention de subvention n° NMP3-LA-2008-213436.