No / This study investigates the influence of length scale effects (micro- and macro-injection molded parts) and mold temperature on the epitaxial growth and morphological characteristics in injection-molded bars of isotactic polypropylene (iPP)/high-density polyethylene (HDPE) blends. After preparing the blends with an iPP content of 70 wt% via melt extrusion, the injection-molded bars were formed using both micro and conventional injection molding. Samples were subsequently prepared from the moulded components to allow investigation of the internal morphology using wide-angle X-ray diffraction (WAXD), differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM) and polarized light microscopy (PLM). The results indicated that the matching of micro scale and appropriate mold temperature was most favorable for epitaxial crystallization. The micro-parts had a large fraction of shear layer compared with macro-parts. The SEM observations showed that the shear layer of the former consisted of a highly oriented shish-kebab structure. Moreover, the effects of different methods of injection molding on the morphological characteristics of the micro-parts and macro-parts in different layers were elucidated in detail using PLM and SEM.

Oxy-fuel combustion technology, which is based on burning coal in a mixture of oxygen and recycled flue gas (RFG), is suggested as one of new promising technologies for capturing CO2 from power plants. In this thesis study, the pyrolysis and combustion behaviour of various fuels including imported coal, petroleum coke, two different types of indigenous lignites, olive residue and their blends with different proportions in air and oxy-fuel conditions were investigated by using non-isothermal thermogravimetric method (TGA) coupled with Fourier-transform infrared (FTIR) spectrometer. Pyrolysis tests were carried out in nitrogen and carbon dioxide environments, which are the main diluting gases of air and oxy-fuel environment, respectively. Pyrolysis results reveal that weight loss profiles are similar up to high temperature zone in both pyrolysis environments, indicating that CO2 behaves as an inert gas in this temperature range. However, further weight loss takes place in CO2 atmosphere v after 700oC due to CO2-char gasification reaction which is observed in pyrolysis of all fuel samples. Combustion experiments were carried out in four different atmospheres / air, oxygen-enriched air environment (30 % O2 &ndash / 70 % N2), oxy-fuel environment (21 % O2 &ndash / 79 % CO2) and oxygen-enriched oxy-fuel environment (30 % O2 &ndash / 70 % CO2). Combustion experiments show that replacing nitrogen in the gas mixture by the same concentration of CO2 does not affect the combustion process significantly but leads to slight delay (lower weight loss rate and higher burnout temperature) in combustion. Overall comparison of weight loss profiles shows that higher oxygen content in the combustion environment is the dominant factor affecting the combustion rather than the diluting gas. As O2 concentration increases profiles shift through lower temperature zone, peak and burnout temperatures decrease, weight loss rate increases and complete combustion is achieved at lower temperatures and shorter times. Pyrolysis and combustion behaviour of three different fuel blends were also investigated. Results reveal synergistic interactions in combustion tests of all blends in all combustion environments. During pyrolysis and combustion tests gaseous products CO2, CO, H2O, CH4, SO2 and COS were identified in flue gas and analyzed by using FTIR. Results indicate that higher CO and COS formation take place during pyrolysis tests due to gasification reaction in CO2 atmosphere at high temperature zone. Gaseous species evolution trends in combustion tests are found specific for each fuel. However, evolution trends slightly shift to lower temperatures in oxygen-enriched conditions.

Neue nanoporöse Materialien mit niedrigen Dielektrizitätskonstanten werden in der Mikroelektronik dringend benötigt. Eine Methode, die Dielektrizitätskonstante eines gegebenen Materials weiter zu reduzieren, ist die Einführung von geschlossenen und luftgefüllten Poren im Nanometerbereich. Die Porosität wird durch die Verwendung eines Zweikomponentensystems bestehend aus einer stabilen Matrix und einem labilen Porenbildner eingeführt; aus diesen wird ein Blend hergestellt, und durch anschließende Zersetzung des Porenbildners entsteht ein poröses Matrixpolymer mit stabilen Aushöhlungen. Im Vordergrund dieser Arbeit stand die Synthese und Charakterisierung hochverzweigter Polyphenylene über die Diels-Alder-Reaktion von phenylierten Cyclopentadienonen mit phenylierten Alkinen zur Verwendung als Matrixmaterialien in nanoporösen Isolatorsystemen. Dabei wurde sowohl von A2- und B3-Monomeren als auch von AB2- und AB-Monomeren ausgegangen. Die hochverzweigten Polyphenylene sind vielversprechende Materialien mit hervorragenden isolierenden und chemischen Eigenschaften wie hohen thermischen Stabilitäten und guten Löslichkeiten in organischen Lösungsmitteln, was eine wichtige Voraussetzung für die Verwendung der Polymere in der Mikroelektronik darstellt. Die verschiedenen Syntheseansätze erlauben dabei eine Kontrolle über die Endgruppen und die Verzweigung. Daneben wurden thermolabile hochverzweigte Polycarbonate und Polytriazenester als Porenbildner synthetisiert und mit Silylether-Endgruppen modifiziert, wobei mit der tert-Butyldiphenylsilyl-Gruppe die besten Ergebnisse bezüglich der Mischbarkeit mit der Polyphenylenmatrix erhalten wurden. Außerdem wurden Blends in Form von dünnen Schichten aus den hochverzweigten Polyphenylenen mit den Porenbildnern im Hinblick auf die potentielle Anwendung der Materialien als nanoporöse Isolatoren charakterisiert.

Segmental chain dynamics in polymer blends is a very important topic, not only from a fundamental point of view but also from technological applications. Because of the difficulties in the commercialization of new polymers, industries have turned increasingly towards blending of polymers to optimise their end use (mechanical, rheological) properties. The design of tailor-made materials would be enormously facilitated by the understanding of the blending phenomena at a molecular level. The key question to address is to understand the dynamics of each component of the blend modified by blending? The thesis has systematically studied the effect of multiwalled carbon nanotubes on the chain dynamics, demixing temperature, structural properties and evolution of morphology in a classical miscible polymer blend system (PVDF/PMMA). The thesis comprises of six chapters, Chapter 1 is an introductory chapter that outlines the fundamentals of polymer blends, crystallisation in polymer blends and the basics of dielectric spectroscopy. As one of the rationales of this work is to systematic study whether phase separated in these blends can be used as a tool to develop membrane for water purification. This chapter also gives an overview of the reported studies of ultrafiltration membrane fabrication, factors affecting membrane morphology and flux. In Chapter 2, the materials and methodology used to carry out experiments and the experimental procedures are discussed. Chapter 3 discusses the effect of concentration of PMMA and amine functionalized multiwalled carbon nanotubes (MWNTs) on the crystallisation induced phase separation using FTIR, XRD, POM and shear rheology. Electron microscopy and selective etching confirmed the localisation of MWNTs in the PVDF phase of the blends. Blends with MWNTs facilitated in heterogeneous nucleation manifesting in an increase in crystallisation temperature. The crystallisation induced phase separation in PVDF/PMMA blends was observed to influence the interconnected network of MWNTs in the blends. Chapter 4 discuss the effect of concentration of PMMA and MWNTs on the miscibility and the segmental relaxations was probed in situ by DSC and dielectric relaxation spectroscopy (DRS). The dynamic heterogeneity in the blends as manifested by the presence of an extra relaxation at a higher frequency at or below the crystallisation induced phase separation temperature was also discussed. We found that PVDF/PMMA blend (PVDF ≥ 80 wt%) exhibits three distinct relaxations; αc corresponding to crystalline PVDF, αβ segmental relaxation of PMMA and αm of amorphous miscibility whereas all relaxations overlap and constitute a single broad relaxation in PVDF/PMMA blend (PVDF ≤ 70 wt%). This confirms that there is a certain composition width in this blend wherein three distinct relaxations can be traced. This could due to many reasons like the width of crystal-amorphous interphase in the crystal lamellae, crystal size and morphology is strongly contingent on the concentration of PMMA. Relaxations are not very distinct in presence of MWNTs due to defective spherulites that shift the relaxations towards a higher frequency. Chapter 5 has attempted to tune the microporous morphology of PVDF membranes using crystallisation induced phase separation in PVDF/PMMA blends. As PVDF/PMMA is a melt-miscible blend, the samples were allowed to crystallise and the amorphous PMMA phase, which isolates in the interlamellar or inter-spherulitic regions in the blends, was etched out to generate microporous structures. The pore sizes can be tuned by varying the PMMA concentration in the blends. We observed that 60/40 PVDF/PMMA blends showed larger pores as compared to 90/10 PVDF/PMMA blends. We further modified PVDF membranes by sputtering silver on the surface. The bacterial cell viability was distinctly suppressed (99 %) in silver sputtered membranes. The ICP analysis suggests that slow Ag+ ions release from the sputtered membrane surface assisted in developing antibacterial surface. Our findings open new avenues in designing water filtration membranes and also help in understanding the crystallisation kinetics for tuning pore size in membranes. Chapter 6 summarises the important results of this work. MWNTs act as hetero nucleating agent and specifically interact with PVDF thereby influences the dynamics of PVDF chains. MWNTs can also restrict the amorphous segmental mobility and can influence the intermolecular cooperativity and coupling. The crystallisation induced phase separation in various blends can result in various crystalline morphologies depending on the PVDF concentration. By selectively etching PMMA from the phase-separated blends, microporous morphology can be generated

Durch das Einbringen von Additiven, Füll- und Verstärkungsstoffen in eine polymere Matrix oder durch das Blenden unterschiedlicher Polymere ist es möglich, die Eigenschaften von Kunststoffen gezielt auf den Anwendungsfall hin zu optimieren. Gerade durch diese „Einstellbarkeit“ der Eigenschaften und infolge ihrer vergleichsweise geringen Dichte verdrängen Kunststoffe zunehmend klassische Werkstoffe und erobern so neue Anwendungsgebiete. Die Entwicklung solcher innovativer Kunststoffrezepturen (Compounds) ist jedoch zeitaufwendig und kostenintensiv. Um die gewünschten Gebrauchseigenschaften des Endproduktes zu erreichen, ist oft eine Vielzahl unterschiedlicher Zusatzstoffe erforderlich; somit werden entsprechende Rezepturen schnell sehr komplex. Bei der klassischen Materialentwicklung wird zumeist nicht erfasst/ermittelt, welche Synergien die einzelnen Bestandteile - positiver oder negativer Art - untereinander haben. Eine gezielte systematische Untersuchung dieser Synergien mit klassischen Methoden ist aus Kosten- und Zeitgründen kaum möglich. Für eine zeitgemäße Materialentwicklung sind daher neue Methoden gefragt, die eine schnelle Rezepturvariation, gepaart mit einem schnellen Eigenschaftsscreening, ermöglichen. Mit der Entwicklung des kombinatorischen Compoundier und High Throughput Screening Systems (CC/HTS-Systems) wurde im Rahmen dieser Arbeit eine, auch industriell einsetzbare, Basisanlage für die schnelle Entwicklung von neuen und innovativen Compoundrezepturen erstellt und hinsichtlich der Übertragbarkeit der Ergebnisse verifiziert. Das CC/HTS-System besteht aus: • einem Doppelschneckenextruder (ZSK 18 MegaLab) Eine entscheidende Besonderheit dieses System resultiert aus der Möglichkeit, die Materialzufuhr und damit die Zusammensetzung über rechnergesteuerte Dosierwaagen kontinuierlich zu verändern. Die im Vergleich zur klassischen Vorgehensweise somit vorhandene schnelle Rezepturänderung ermöglicht es in kürzester Zeit, eine große Rezepturvielfalt abzuarbeiten. • einer Flachfolienanlage Durch die direkte Kopplung der Flachfolienanlage mit der Folienextrusion wird der Rezepturgradient in einer Folie, im Sinne einer 1-dimensionalen Library „eingefroren“. • integrierten Prüfeinrichtungen Durch den Einsatz von in das System zu integrierenden unterschiedlichen HTS-Methoden ist eine schnelle und aussagefähige Charakterisierung der so hergestellten Rezepturen direkt online möglich. Erst diese im Rahmen dieser Arbeit entwickelten und validierten mechanischen Online-Prüfungen, als neue HTS-Methoden, ermöglichen durch deren Integration in das Gesamtsystem ein schnelles Materialscreening, indem die im Rahmen des CC hergestellten Folien (Library) online auf ihre mechanische Performance hin geprüft werden. Die mechanische Online-Prüfeinrichtung wurde so konzipiert, dass drei unterschiedliche Tests simultan in einer Vorrichtung durchgeführt werden. Hierbei handelt es sich um: • einen Durchstoßversuch, • einen Weiterreißversuch (wahlweise in oder travers zur Folienabzugsrichtung), • einen modifizierten Zugversuch (wahlweise in oder travers zur Folienabzugsrichtung). Anhand dieser drei zeitgleich online gemessenen Werkstoffkennwerte sind Aussagen über die wichtigsten mechanischen Eigenschaften - Steifigkeit, Zähigkeit und Festigkeit - abhängig von der Werkstoffzusammensetzung möglich. Die Prüfeinrichtungen für den Zug- und den Weiterreißversuch sind so konstruiert, dass sie sich je nach Entwicklungsaufgabe in der Prüfeinrichtung um 90° drehen lassen, um auch mechanische Eigenschaften in und/oder travers zur Folienabzugsrichtung zu ermitteln. Durch das Entfernen der Kerbmesser in der Prüfeinrichtung des Weiterreißversuchs lässt sich dieser zu einem zweiten Online-Zugversuch umrüsten, um z. B. gleichzeitig in und travers zur Folienabzugsrichtung die Zugfestigkeit zu erfassen. Hierdurch ist es möglich, in einem Prozessdurchlauf das anisotrope Werkstoffverhalten rezeptur- und prozessabhängig zu charakterisieren. Die Entwicklung der mechanischen Online-Prüfeinrichtung wurde durch stetige Validierung der Prüfergebnisse abgesichert. Als Ergebnis dieser Validierungsschritte ist festzuhalten, dass die online und offline ermittelten mechanischen Eigenschaften gut miteinander korrelieren. Eine entscheidende Frage beim CC war neben der Korrelierbarkeit der mechanischen Eigenschaften die Zuordnung der Rezepturzusammensetzung - welche sich kontinuierlich infolge der Gradientendosierung verändert - zu den online ermittelten Materialeigenschaften. Hierbei ist das Verweilzeitverhalten des Gesamtsystems, bestehend aus Extruder und Flachfolienanlage, zu berücksichtigen. Zur Beantwortung dieser Fragestellung wurden zunächst verschiedene theoretische Modelle auf ihre Anwendbarkeit hin untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass das Double Backflow Cell Model die gewählte Versuchsanordnung am besten beschreibt. Als Ergebnis dieser theoretischen Überlegungen ist festzuhalten, dass für eine gute Korrelation von Rezepturzusammensetzung und online ermittelten Materialeigenschaften nur die System-Totzeit bei hinreichend langer Gradientenzeit zu berücksichtigen ist. Diese Arbeitshypothese konnte durch einen Versuch mittels Gradientenzugabe von Glasfasern von 0 w% auf 30 w% in Polypropylen und anschließender Glührückstandsbestimmung experimentell bestätigt werden. Im Anschluss an die Entwicklung und Validierung des Gesamtsystems (Gradientendosierung und mechanische Online-Prüfung) wurden die Möglichkeiten des CC/HTS-Systems anhand eines praxisrelevanten Zweistoffsystems, bestehend aus Polypropylen und verschiedenen POEs, welche sich im Viskositätsverhältnis zum Polypropylen und dem α-Olefin-Anteil unterscheiden, aufgezeigt. Durch das Blenden von Polypropylen mit einem Polyolefinelastomer (POE) lässt sich Polypropylen schlagzäh modifizieren. Bei einem solchen Blend aus zwei in der Regel nicht mischbaren Polymeren ist die sich einstellende Phasenmorphologie für das mechanische Werkstoffverhalten von entscheidender Bedeutung. Die Phasenmorphologie, also die Form und Größe der POE-Partikel, in der Polypropylenmatrix ist stark von der ausgewählten POE-Type abhängig. Um Aussagen zur Blendmorphologie zu erhalten, wurde im Rahmen dieser Untersuchungen die mechanische Online-Prüfung erstmals mit einer Online-Kleinwinkellichtstreuung als HTS-Methoden gekoppelt. Durch die Online-Kleinwinkellichtstreuung ist es möglich, simultan zu den mechanischen Eigenschaften auch online Rückschlüsse auf die Blendmorphologie zu erhalten. Diese Untersuchungen zeigten, wie die Morphologie und die mechanischen Eigenschaften korrelieren und welche Bedeutung der Auswahl der Blendpartner - des POEs – für das mechanische Werkstoffverhalten zukommt. Interessant war, dass die untersuchten Prozessparameter von untergeordneter Bedeutung für die Performance eines solchen Blends sind. Abschließend wurde die CC/HTS Methode auf eine industrielle Fragestellung - Dreistoffsystem bestehend aus Polypropylen/Glasfasern/Koppler – angewandt. Die Anwendbarkeit des Systems auch auf komplexere Werkstoffzusammensetzungen wurde dabei bestätigt. Es konnte gezeigt werden, dass mit Hilfe dieser Methode / Versuchseinrichtung die Compoundentwicklung deutlich beschleunigt und ressourcenschonender durchgeführt werden kann und die Ergebnisse mit den klassisch erarbeiteten Werten korrelieren.

Neue nanoporöse Materialien mit niedrigen Dielektrizitätskonstanten werden in der Mikroelektronik dringend benötigt. Eine Methode, die Dielektrizitätskonstante eines gegebenen Materials weiter zu reduzieren, ist die Einführung von geschlossenen und luftgefüllten Poren im Nanometerbereich. Die Porosität wird durch die Verwendung eines Zweikomponentensystems bestehend aus einer stabilen Matrix und einem labilen Porenbildner eingeführt; aus diesen wird ein Blend hergestellt, und durch anschließende Zersetzung des Porenbildners entsteht ein poröses Matrixpolymer mit stabilen Aushöhlungen. Im Vordergrund dieser Arbeit stand die Synthese und Charakterisierung hochverzweigter Polyphenylene über die Diels-Alder-Reaktion von phenylierten Cyclopentadienonen mit phenylierten Alkinen zur Verwendung als Matrixmaterialien in nanoporösen Isolatorsystemen. Dabei wurde sowohl von A2- und B3-Monomeren als auch von AB2- und AB-Monomeren ausgegangen. Die hochverzweigten Polyphenylene sind vielversprechende Materialien mit hervorragenden isolierenden und chemischen Eigenschaften wie hohen thermischen Stabilitäten und guten Löslichkeiten in organischen Lösungsmitteln, was eine wichtige Voraussetzung für die Verwendung der Polymere in der Mikroelektronik darstellt. Die verschiedenen Syntheseansätze erlauben dabei eine Kontrolle über die Endgruppen und die Verzweigung. Daneben wurden thermolabile hochverzweigte Polycarbonate und Polytriazenester als Porenbildner synthetisiert und mit Silylether-Endgruppen modifiziert, wobei mit der tert-Butyldiphenylsilyl-Gruppe die besten Ergebnisse bezüglich der Mischbarkeit mit der Polyphenylenmatrix erhalten wurden. Außerdem wurden Blends in Form von dünnen Schichten aus den hochverzweigten Polyphenylenen mit den Porenbildnern im Hinblick auf die potentielle Anwendung der Materialien als nanoporöse Isolatoren charakterisiert.

Résumé: Le développement de l’industrie des polymères fourni de plus en plus de choix pour la formulation de matériaux pour les couvre-planchers. Les caoutchoucs, le PVC et le linoleum sont les polymères habituellement utilisés dans l’industrie des couvre-planchers. Ce projet répond à un problème de facilité de nettoyage des couvre-planchers de caoutchouc qui sont reconnus pour être mous, collants et ayant une surface rugueuse. L’INTRODUCTION couvrira l’état actuel de la recherche sur les couvre-planchers, surtout en regard au problème de la «nettoyabilité». La théorie pertinente et les informations générales sur les polymères, les composites polymériques et la science des surfaces seront introduites au CHAPITRE 1. Ensuite, le CHAPITRE 2 couvrira la méthode utilisée pour déterminer la nettoyabilité, l’évaluation des résultats ainsi que l’équipement utilise. Le CHAPITRE 3, discutera des premières expériences sur l’effet de la mouillabilité, la rugosité et la dureté sur la facilité de nettoyage des polymères purs. Plusieurs polymères ayant des surfaces plus ou moins hydrophobes seront investigués afin d’observer leur effet sur la nettoyabilité. L’effet de la rugosité sur la nettoyabilité sera investigué en imprimant une rugosité définie lors du moulage des échantillons; l’influence de la dureté sera également étudiée. Ensuite, un modèle de salissage/nettoyage sera établi à partir de nos résultats et observations afin de rationaliser les facteurs, ou « règles », qui détrminent la facilité de nettoyage des surfaces. Finalement, la réticulation au peroxyde sera étudiée comme une méthode de modification des polymères dans le but d’améliorer leur nettoyabilité; un mécanisme découlant des résultats de ces études sera présenté. Le CHAPITRE 4 étendra cette recherche aux mélanges de polymères; ces derniers servent habituellement à optimiser la performance des polymères purs. Dans ce chapitre, les mêmes tests discutés dans le CHAPITRE 3 seront utilisés pour vérifier le modèle de nettoyabilité établi ci-haut. De plus, l’influence de la non-miscibilité des mélanges de polymères sera discutée du point de vue de la thermodynamique (DSC) et de la morphologie (MEB). L’utilisation de la réticulation par peroxyde sera étudié dans les mélanges EPDM/ (E-ran-MAA(Zn)-ran-BuMA) afin d’améliorer la compatibilité de ces polymères. Les effets du dosage en agent de réticulation et du temps de cuisson seront également examinés. Finalement, un compatibilisant pré-réticulé a été développé pour les mélanges ternaires EPDM/ (E-ran-MAA(Zn)-ran-BuMA)/ HSR; son effet sur la nettoyabilité et sur la morphologie du mélange sera exposé. / Abstract: The development of industrial polymers provides more choices to the design of flooring materials. Rubbers, PVC and linoeleum are the most used polymers in the flooring industry. This project stems from the problem of cleanability (ease of cleaning) of the surface of rubber tile flooring which is known as a soft, sticky and rough surface. In the introduction, the current situation of research on the polymer flooring industry, especially the study on the cleaning problem will be introduced. The relevant theory and general information on polymers, polymer composites and surface science will be introduced in CHAPTER 1. In CHAPTER 2 different approaches, protocols and equipment to evaluate cleanability will be presented. The initial experiments and results (CHAPTER 3) will involve various fundamental concepts on surface wettability, roughness and hardness, as these properties can all influence the surface soiling and cleanability. In single-polymer systems, dozens of polymer materials with a hydrophobic or hydrophilic surface were investigated to observe their soiling and cleaning properties. The effect of roughness was also studied by surface printing method which is used to control the surface topography. Likewise, the influence of surface hardness on cleanability was also investigated with different polymer materials. From the above results and observations, a surface soiling/cleaning model is proposed in attempt to simplify the ― rules ‖ which determine the surface cleanability. Finally, peroxide crosslinking was investigated as a matrix modification method to improve the surface cleanability. The second part of the experiments and results (CHAPTER 4) extends to investigations of polymer blends, in attempt to optimize the performance of single-polymer materials. In this chapter, the surface cleaning model and its relevant rules are examined by the wettability, roughness and hardness tests discussed in CHAPTER 3. The influence of immiscibility on cleaning performance will be discussed in polymer blends from the point of view of thermodynamics (DSC) and morphology (SEM). In order to improve the compatibility in polymer blends, peroxide crosslinking was performed in EPDM/ (E-ran-MAA(Zn)-ran-BuMA) blends. The dosage of curing (cross-linking) agent and curing time were investigated to observe the influence of these experimental conditions on cleanability. Finally, a blend compatibilizer was designed to improve the compatibility of the EPDM/ (E-ran-MAA(Zn)-ran-BuMA)/HSR blends.The compatibilizer prepared by partial pre-crosslinking of EPDM (Nordel) and E-ran-MAA(Zn)-ran-BuMA (Surlyn) was incorpo rated in polymer composites and its influence on cleanability was studied and explained on the basis of changes in morphology of the blend polymer matrix.

Ternary blends comprising Polysulphones [Polyethersulphone (PES) and Polysulphone (PSO)], the Polyhydroxyether of bisphenol-A (Phenoxy), and Polyesters [Poly( ethylene terephthlate) (PET) and Poly(butylene terephthlate) (PBT)] have been studied particularly with the aim in mind of elucidating the factors determining their miscibility and morphology. Binary and ternary combinations, including equivalent systems based on a butylene terephthlate-tetramethylene oxide block copolymer (PBT-TMO), were prepared from solution and by mixing in the melt state using both an internal mixer and a twin screw extruder. Scanning electron microscopy was employed to examme the morphology of these blends. A co-continuous, (interpenetrating), dual-phase morphology was displayed by both the PSO/PBT and PSO/PBT-TMO (70/30) combinations. The compatibility was further increased by the addition of Phenoxy, which was evidenced by the formation of a very fine dispersion of the two phases for both PSO/Phenoxy/PBT and PSO/Phenoxy/PBT-TMO blends, in the weight ratio of (60/15/25). A lower level of compatibility was displayed by the equivalent blends based on PES and PET, as a matrix/dispersed particle type of morpholgy was usually observed. Differential thermal analysis and dynamic mechanical analysis measurements were also employed to ascertain the level of miscibility in these systems. A single composition dependent glass transition temperature was displayed by the binary PBT/Phenoxy and PBT-TMO/Phenoxy melt blends, and the binary PES/Phenoxy and _PSO/Phenoxy solution blends. The remaining blends displayed two separate glass transition temperatures that were often broader and closer together than those of the homopolymers. This effect was more significant for blends containing the Phenoxy compatibiliser, confirming that these systems are semi-miscible. Solvent resistance measurements were made on 500μm thick extruded sheets by measuring the time to failure at stress levels corresponding to 30% and 50% of the tensile strength. The blends displaying a matrix/dispersed particle type of morphology revealed poor solvent resistance and mechanical properties. The blends displaying a cocontinuous interpenetrating dual-phase morphology on the other hand displayed a much higher solvent resistance and enhanced mechanical properties.

Les mélanges de polymères ouvrent une importante voie à l’obtention de nouveaux matériaux dont les propriétés peuvent être très différentes de celles de chacun des constituants des mélanges. La plupart des polymères sont immiscibles. Ainsi leurs mélanges constituent des phases distinctes et les propriétés de ces mélanges sont souvent médiocres. Afin de relever ce défi, copolymères à bloc ou greffés synthétisés séparément ou générés in-situ lors du procédé de mélanges sont souvent utilisés en tant que agents compatibilisants. Beaucoup d’études ont porté sur l’efficacité de compatibilisation de copolymères à bloc et peu d’études sur celle de copolymères greffés, en partie en raison des difficultés dans le contrôle de leurs structures moléculaires. Cette thèse porte sur l’étude de l’efficacité d’émulsification de copolymères greffés. Elle est composée de trois parties : (1) développement d’un nouveau procédé d’extrusion réactive pour la synthèse de copolymères greffés avec polystyrène (PS) comme squelette et polyamide 6 (PA6) comme greffons ; (2) efficacité d’émulsification du copolymère greffé, PS-g-PA6 pour les mélanges à base de PS et PA6 ; et (3) développement d’un nouveau concept dit d’agent émulsifiant – traceur / Polymer blending offers an important route to new materials with combinations of properties not available in constituent polymers. Most polymer pairs are immiscible, leading to phase separation at equilibrium and yield a material with poor properties. To address this challenge, block or graft copolymers pre-made or generated in-situ by reactive blending are often used as compatibilizers. Most studies are focused on the compatibilizing efficiency of block copolymers and few studies address that of graft copolymers, partly because of difficulties of controlling their molecular structures.This thesis is devoted to the study of the emulsification efficiency of graft copolymers. It is composed of three parts: (1) development of a novel reactive extrusion process for synthesizing graft copolymers with polystyrene (PS) as backbone and polyamide 6 (PA6) as grafts; (2) emulsification efficiency of PS-g-PA6 graft copolymers for PS/PA6 blends; and (3) concept of emulsifier- tracer

Le but de la thèse est de comprendre les mécanismes de localisation de particules (on parle de charges) dans des mélanges de polymères immiscibles. Ces travaux montrent que la localisation des charges de noir de carbone dans un mélange polypropylène (PP)/ poly-ε-caprolactone (PCL) est dominée par le rapport de viscosités et non par des paramètres thermodynamiques (liés au mouillage de la particule). La localisation des charges est expliquée par la compétition des forces de drainage visqueux s’exerçant sur les particules à l’interface. Le mécanisme de transfert des charges est mis en évidence par observation de la relaxation de gouttes de PCL chargées immergées dans une matrice PP. Le transfert se produit par un nouveau mécanisme, appelé « zip flow », qui consiste à l’érosion des gouttes au niveau des pointes. La maîtrise des différents paramètres étudiés permet de localiser les particules sélectivement à l’interface et d’obtenir des propriétés de conductivité à faible taux de charges. / The aim of this work is to understand mechanisms responsible for particles localisation in immiscible polymer blends. This study shows that carbon-black fillers localisation in polypropylene (PP)/ poly-ε-caprolactone (PCL) blends is strongly influenced by the viscosity ratio (rather than thermodynamic parameters through the wetting coefficient). The localisation of the fillers is explained by a competition of hydrodynamic forces applied on particles localised at the interface. The transfer of fillers is investigated at the droplet scale by observation of the relaxation of CB-filled PCL droplets suspended in PP matrix. CB particles are transferred from the PCL droplet to the PP matrix by a new mechanism, called “zip flow”, which involves the erosion of the droplet edges, leading to the extraction of particles localised there. The control of these parameters allows to localize fillers selectively at the interface and to reduce significantly the electrical percolation threshold.