Élaboration, caractérisation et étude du comportement mécanique des nanocomposites polymères-argiles

Les nanocomposites polymeres/argiles sont une nouvelle classe de materiaux constituee d’une phase organique (polymere) et d’une phase inorganique (argile). Compares aux polymeres et aux composites conventionnels, ces materiaux presentent des proprietes nettement ameliorees et ceci a des concentrations en nanocharge tres faibles (entre 1 et 5%). Cette amelioration des proprietes concerne aussi bien les proprietes thermiques (stabilite thermique, temperature de transition vitreuse, tenue au feu), de barrieres, que les proprietes mecaniques dans certains cas (module d’Young, contrainte d’ecoulement). L’amelioration des proprietes est liee a la bonne dispersion des nano-plaquettes d’argile dans la matrice polymere et au type de morphologie obtenu apres melange (intercalee ou exfoliee). Ce travail de these a pour but d’etablir une correlation entre nanostructure et proprietes thermomecaniques des nanocomposites. Pour ce faire nous avons tout d’abord elabore des nanocomposites a base de poly (methacrylate de methyle) (PMMA) et d’argile organophile (cloisites 20A (C20A) et 30B (C30B)) en utilisant la technique de melange a l’etat fondu. La seconde partie de notre etude a consiste a caracteriser (etat de dispersion et proprietes thermomecaniques) les deux nanocomposites obtenus. Enfin dans la troisieme partie de notre travail, nous avons propose des modeles micromecaniques pour decrire la contrainte d’ecoulement et le module d’Young en prenant en compte les effets de la vitesse de deformation, de la temperature, et de la concentration en nanocharge. Les resultats de caracterisation de la dispersion et de la morphologie par microscopie electronique en transmission (MET) et par diffraction des rayons X (DRX) ont montre une bonne dispersion des deux cloisites dans la matrice PMMA, le systeme PMMA/C30B presentant une morphologie exfoliee. Le systeme PMMA/C20A presente une structure exfoliee a faible concentration (entre 1 et 2%), et intercalee au dela. En ce qui concerne les proprietes thermomecaniques, nous observons une augmentation du module d’Young et de la contrainte d’ecoulement avec la concentration en nanocharge pour les deux nanostructures. Nous notons egalement une augmentation de la temperature de transition vitreuse et une amelioration de la stabilite thermique du PMMA en presence des cloisites. Les modeles micromecaniques utilises predisent correctement la contrainte d’ecoulement et le module d’Young.