Impact des nanocharges plaquettaires sur la compatibilité et les propriétés structurales, rhéologiques, thermiques, et mécaniques des mélanges immiscibles PET/PCL

Abstract

Les travaux réalisés au cours de cette thèse ont permis de mettre en avant des nouveaux procédés de compatibilisation de mélanges PET (polyéthylène téréphtalate )/PCL (Poly(?-caprolactone)) en utilisant deux types de nanocharges plaquettaires telles que des argiles organophiles et du graphène. Ce manuscrit a donc été pensé et organisé afin d'étudier l'impact de ces deux nanocharges sur la compatibilité et l'effet de surface de mélanges de polymère. Parallèlement, nos différentes études nous ont également permis de mettre en évidence l'intérêt de l'utilisation d'un graphène fonctionnalisé dans la matrice seul du PET et qui permet d'envisager de nouvelles propriétés électriques de ce polymère. Dans le cadre de ce travail, la première partie est consacrée au choix de la composition de PET/PCL ainsi qu'à une étude de l'impact de deux argiles organo-modifiées commerciales (Cloisite®15A et Cloisite®30B) sur les propriétés de ce mélange. Une étude fine de la compréhension des relations structure-localisation-propriétés ont montré que la compatibilité du mélange dépendait du type et de la localisation de la charge. Plus particulièrement, la C15A localisée à l'interface des deux phases a permis d'améliorer les propriétés mécaniques du mélange. Dans la seconde partie, Nous avons utilisé une autre nanocharge de type graphène (GR). Une oxydation suivie d'une réduction chimique (CRGO) et d'une fonctionnalisation du graphène ont été réalisées. La fonctionnalisation de CRGO avec un liquide ionique (1-(11-hydroxyundécyl)-3-méthylimadozolium de bistrifluorosulfinimide CRGO-Imz OH TFSi- nous a permis de diminuer le seuil de percolation rhéologique et électrique de 2,5 % de CRGO à un seuil situé entre 1 et 2% en poids de CRGO-Imz OH TFSi- dans la matrice PET seul. Les propriétés mécaniques et thermiques du PET ont été améliorées en présence de graphène modifié avec le liquide ionique. La dernière partie a été consacrée à l'effet de la fonctionnalisation du CRGO avec un nouveau liquide ionique 1-butyl-3methylimidazolium de bis(trifluoroethysulfonyl)imide)[BMIm][TFSi-] sur la dispersion et la localisation du CRGO dans le mélange PET/PCL. Des tests rhéologiques ont montré l'augmentation du module G' suivi d'une augmentation de la viscosité dans le cas du nanocomposite chargé avec le CRGO fonctionnalisé. Et les images MET ont confirmé la localisation de ce CRGO fonctionnalisé dans les deux phases du mélange ainsi qu'à l'interface ce qui a engendré une meilleure compatibilité du mélange, suivi d'une diminution des nodules de la phase PCL. Mots Clés: Mélange PET/PCL; Nanocomposites; Miscibilité; Cloisite®; Graphène; Liquide ionique Abstract The work carried out during this thesis highlighted a new compatibilization process for PET/PCL mixtures using two types of nanofillers, such as organophilic clays and graphene. This manuscript was therefore designed and organized to study the impact of these two nanofillers on the compatibility and the surface effect of the polymer blend. At the same time, our various studies have also enabled us to highlight the advantage of using a functionalized graphene in the PET matrix, which makes it possible to envisage new electrical properties of this polymer. In this framework, the first part is dedicated to choose PET/PCL composition and the impact of two commercial organo-modified clays (Cloisite®15A and Cloisite®30B) on the mixing properties. A detailed study of the understanding of structure-location-properties relationships has shown that the compatibility of the mixture depends on the type and location of the charge. In particular, C15A located at the interface of the two phases has improved the mechanical properties of the mixture. In the second part, we used another nanofillers type graphene (GR). An oxidation , chemical reduction (CRGO) and functionalization of graphene were carried out. The functionalization of CRGO with an ionic liquid (1-(11-hydroxyundecyl)-3-methylimadozolium of bistrifluorosulfinimide CRGO-Imz OH TFSi- allowed us to reduce the rheological and electrical percolation threshold by 2.5% of CRGO to a threshold located between 1 and 2% by weight of CRGO-Imz OH TFSi- in the PET matrix alone The mechanical and thermal properties of PET have been improved in the presence of graphene modified with the ionic liquid. The last part was devoted to the effect of the functionalization of CRGO with a new ionic liquid 1-butyl-3methylimidazolium of bis (trifluoroethysulfonyl) imide) [BMIm] [TFSi-] on the dispersion and localization of CRGO in the PET / PCL mixture. The rheological tests have shown an increase in module G' followed by an increase in viscosity in the case of nanocomposite loaded with functionalized CRGO. And the MET images confirmed the location of this functionalized CRGO in the two phases of the mixture as well as at the interface, which led to better compatibility of the mixture, followed by a decrease in nodules in the PCL phase. Keywords: PET/PCL blend; Nanocomposites; Miscibility; Cloisite®, Graphene; ionic liquid