Influence de nanoparticules et d'élastomères polyoléfines sur le comportement d'un polypropylène choc

Cette these, realisee en co-tutelle entre le LAboratoire des Systemes ElectroMecaniques (LASEM) de l’Ecole Nationale d’Ingenieurs de Sfax et le Laboratoire d’Ingenierie MATeriaux de Bretagne (LIMATB) de l’Universite de Bretagne Sud (UBS), s’interesse a l’etude du renforcement d’un polypropylene choc pour une application automobile et dans une perspective de recyclage. Trois voies ont ete explorees a travers l’etude de trois systemes differents : des melanges binaires de PP avec deux types de renforts, soit un renfort souple, de type elastomere polyolefine (POE), une nouvelle famille d'elastomeres thermoplastiques, soit un renfort rigide, un carbonate de calcium (CaCO3) nanometrique et des melanges ternaires hybrides. Une matrice homopolymere a egalement ete utilisee pour l’influence de la matrice. Dans les systemes binaires PP/POE, l’etude du comportement thermique et viscoelastique a montre une miscibilite partielle du POE avec le PP copolymere quelle que soit la composition. La presence d’une phase ethylene-propylene est determinante dans la compatibilite de ces melanges. Cependant, la morphologie obtenue, en particulier la taille des nodules, dependent de la miscibilite et de la composition des melanges. Les proprietes mecaniques au choc varient avec la teneur et la nature chimique de l’elastomere. Pour les nano-composites PP copolymere/CaCO3, l’influence de la taille des particules et du traitement des charges sur les proprietes thermiques, mecaniques et rheologiques a ete etudiee. Ces charges inorganiques ont montre un faible pouvoir nucleant et renforcant vis a vis de la matrice copolymere. Une etude comparative avec une matrice PP homopolymere a montre la formation d’une nouvelle phase cristalline induite par la presence de CaCO3. Une caracterisation multi echelles de la dispersion des particules dans la matrice copolymere a mis en evidence l’influence majeure de la phase ethylene-propylene presente dans la matrice PP. Des melanges ternaires hybrides ont ete elabores par ajout de carbonate de calcium nanometrique a faibles pourcentages, afin de compenser la diminution de rigidite des systemes PP/POE. Un melange en deux etapes a mis en evidence la formation de structures core-shell a cœur mou. Les morphologies formees sont fortement correlees aux interactions interfaciales entre les differents constituants en presence. Le comportement mecanique est largement dependant de la morphologie des melanges, en particulier de la taille des nodules formes et varie selon la nature de l’elastomere et la composition des melanges. Une meilleure dispersion des particules entre les nodules d’elastomeres permet la superposition des champs de contraintes et par consequent une amelioration des proprietes au choc et la conservation d’un niveau de rigidite satisfaisant.