Structuration de nanocomposites polyoléfine/argile lamellaire en extrusion bivis corotative : Effet des paramètres d’extrusion
Résumé
Résumé :
Si la dispersion d’une argile lamellaire dans une matrice polyamide a connu un large engouement avec les travaux de Toyota sur les matériaux argile lamellaire/polyamide [1], la dispersion d’une argile dans une matrice polaire tel qu’un polypropylène même en présence d’agent compatibilisant reste un challenge [2-3]. Dans ce cas, l’état de dispersion de la charge doit être caractérisé à différentes échelles : échelle mésoscopique pour voir les agglomérats mal dispersés (microscopie électronique à balayage) et nanométrique pour voir l’état d’exfoliation de la charge (microscopie électronique en transmission, mais surtout la rhéologie). Différents travaux ont montré la relation entre le comportement rhéologique du nanocomposite en dynamique (mesures dans le domaine de viscoélasticité linéaire) et l’état d’exfoliation de la charge [4].
Une première étude menée sur l’étape de dilution d’un mélange maître par extrusion bi-vis a permis de montrer que l’augmentation de l’énergie mécanique spécifique fournie au matériau au cours de l’extrusion entraîne une amélioration de l’état de dispersion avec une saturation de l’état de dispersion de l’argile au-delà d’une certaine valeur d’énergie [5-6].
Dans le présent travail, les nanocomposites ont été préparés par voie directe en extrusion bi-vis. Nous avons étudié l’effet de la vitesse de rotation des vis sur l’état de dispersion du nanocomposite en sortie de filière, mais aussi sur l’évolution de l’état de dispersion le long du profil de vis. Nous nous sommes plus particulièrement intéressés à l’effet de fortes vitesses de rotation. L’état de dispersion de la charge a été, dans tous les cas, caractérisé à différentes échelles. Les résultats montrent qu’une faible vitesse de rotation permet de disperser l’argile, que l’augmentation de la vitesse permet d’améliorer l’état de dispersion mais que cet effet est limité par la dégradation des chaînes polymères à forte vitesse.
Références:
[1] Y. Kojima, A. Usuki, M. Kawasumi, A. Okada, Y. Fukushima, T. Kurauch, O. Kamigaito J. Mater. Res. 1993, 8,1185-1189.
[2] M. Kawasumi, N. Hasegawa, M. Kato, A. Usuki, A. Okada. Macromol. 1997, 30, 6333-38.
[3] W. Lertwimolnun, B. Vergnes. Polymer 2005; 46, 3462-3471.
[4] B. Vergnes. Int. Polym. Proc. 2011, 26, 229-232.
[5] T. Domenech, E. Peuvrel-Disdier, B. Vergnes. Int. Polym. Proc. 2012, 5, 517-526.
[6] T. Domenech, E. Peuvrel-Disdier, B. Vergnes. Compos. Sci. Technol. 2013, 75, 7-14.
Remerciements:
Les recherches menant aux présents résultats ont bénéficié d'un soutien financier du septième programme-cadre de l'Union européenne (7ePC/2007-2013) en vertu de la convention de subvention n° 314744.