Caractérisation de la mésostructure du caoutchouc naturel par SEC-MALS, relations avec les propriétés rhéologiques

Ce memoire de these presente les resultats d'une etude sur la mesostructure du caoutchouc naturel (NR) et les relations entre la mesostructure et certains parametres rheologiques. Nos principaux objectifs etaient de caracteriser la mesostructure du NR par chromatographie d'exclusion sterique couplee avec un detecteur a diffusion de la lumiere (SEC-MALS) et de trouver des criteres rheologiques qui permettent de mieux discriminer des echantillons de NR pour mieux prevoir leurs comportements lors de la mise en oeuvre. Afin de repondre a ce dernier point, nous nous sommes interesses aux relations mesostructure-propriete rheologique. La caracterisation de la mesostructure d'echantillons de NR par SEC-MALS a revele une elution anormale pour le NR. En effet, contrairement a un echantillon de polyisoprene synthetique, les Mwi augmentent a partir d'un certain volume d'elution (Ve), au lieu de continuer a diminuer. Ce phenomene montre que des nanoagregats sont retardes et elues a des Ve pour lesquels, selon la theorie de l'exclusion sterique, seules des petites macromolecules sont attendues. Ces nanoagregats semblent relativement compacts et s'adsorbent probablement sur la phase stationnaire des colonnes de la SEC. Contrairement aux resultats de la litterature, nos resultats ont egalement montre que la partie soluble du NR est constitue d'un melange de chaines de polyisoprene quasiment lineaires et de nanoagregats tres compacts. La caracterisation rheologique du NR a ete realisee avec un viscosimetre Mooney a vitesse variable. L'etude a ete focalisee sur un grade particulier de NR : le TSR5CV60. Pour ce grade, la viscosite Mooney (VR) obtenue en utilisant une vitesse du rotor de 0,05 tr/min (VR0.05) permet une discrimination des echantillons de meme VR obtenue avec la vitesse normalisee du rotor de 2 tr/min (VR2, norme ISO 289). Les structures macromoleculaires de ces echantillons, obtenues par SEC-MALS, differaient essentiellement dans la partie des «longes chaines». Nous avons montre que la VR2 est correlee a la masse molaire moyenne en nombre (Mn) mais pas a la masse molaire moyenne en poids (MW). Par contre, la VR0.05 est tres bien correlee a la Mw. La VR2 n'est donc pas assez discriminante car insensible aux longues chaines, probablement a cause d'une fracture du materiau en tout debut de test (surcharge de contrainte). Pour les echantillons non-CV (TSR5 et TSR10), la relation entre la VR0.05 et la MW est tres probablement dependante du taux de gel. (Resume d'auteur)