Etude de la durabilité de films de nanocomposites polypropylene/agrile soumis a une irradiation gamma

Abstract

Les nanocoposites polymeres/argiles ont suscité un interet important aupres des chrcheurs et des industriels parcequ’il soffrent de meilleures propriétés que la matrice polymère ou les composites conventionnels. Ces nanocomposites polymère/argile qui sont déjà utilisésdans l’emballage alimentaire et le biomédical nécessitent souvent la stérilisation. Celle ci es tréalisée par la technique conduisant à une instabilité des polymères en milieu oxygéné. Lesmatériaux nanocomposites subissent alors des altérations irréversibles dans leur structure qui réduisent leur performance. Ce travail porte sur l’étude de l’effet de l’irradiation gamma dans l’intervalle 0-100kGy sur la structure, la morphologie et les propriétés physico-mécaniques de films de nanocomposites polypropylène(PP)/Cloisite15A(5%enmasse) en présence etenabsencedupolypropylènegreffé d’anhydridemaléique(PP-g-MA)utilisé comme agent compatibilisant. Les différents mélanges de nanocomposites ont été préparés par extrusion dans un mélange interne de type Brabender à une température de180°C et un temps demélange de 20 mn. Les résultats indiquent que les nanocomposites PP/OMMT/PP-g-MA élaborés sont de structure partiellement intercalée confirmée par la diffraction des rayons X, diminution de la taille des objets diffractant et les mesures rhéologiques, formation d’un quasi-plateau aux faibles fréquences de sollicitation. De plus, l’analyse par microscopie électronique à balayage de la surface fracturée des échantillons montre une dispersion fine et homogène de la nanocharge dans la matrice avec une meilleure mouillabilité. Cette observation est plus prononcée avecl ’ajout du PP-g-MA. L’évolution de la structure et des propriétés physico-mécaniques des films de nanocomposites PP/Cloisite15 A avec e tsans PP-g-MA exposés à une irradiation gamma a été suivie par différentes techniques (IR- TF, essais de traction mécanique, DSC,ATG, nanoindentation et MEB). Les résultats montrent un accroissement rapide de l’indice des carbonyles et du taux de formation des hydropéroxydes, toutefois, cet accroissement est plus accentué pour les échantillons nanocomposites. Ce résult a test attribué à la fois à l’effet catalytique joué par lananocharge et à la dégradation du compatibilisant Les résultats de traction mécanique montrent une diminution de l’allongement à la rupture et du module d’Young avec la dose de radiation gamma. Deplus,la température de fusion et ainsi que la température de début de décomposition, déterminées par DSCetATG, diminuent avec la dose de radiation gamma. La cinétique de dégradation de films PP vierge, PP/PP-g-MA et des nano composites PP/OMMT et PP/OMMT/PP-g-MA a fait l’objet d’une modélisation statistique sur la base de l’évolution de l’indice des carbonyles en fonction de la dose de radiation gamma. Les modèles proposés suivent une forme polynomiale d’ordre3. Ces modèles sont validés par différents critères statistiques à savoir une faible variance résiduelle et un coefficient de détermination proche de l'unité. Les valeurs de la dose létale(IC=0,1) prévues par les modèles pour l’ensemble des formulations sont très proches des valeurs expérimentales.