Les nanocomposites suscitent un intérêt croissant depuis leur développement dans les années 90 par Toyota. Par conséquent, l'amélioration des propriétés de ce type de matériaux est un enjeu fort tant d'un point de vue fondamental qu'industriel. Cette amélioration peut passer par un choix pertinent des charges renforçantes ajoutées à la matrice notamment en ce qui concerne le type, la géométrie, la proportion et le traitement de ces charges. L’optimisation des paramètres d’élaboration du mélange y joue aussi un rôle important. L’objectif de ce travail est de contribuer à l’identification et à la compréhension des mécanismes à l'origine du renforcement des matrices thermoplastiques par des nanocharges. Cet aspect est abordé à travers l’étude des propriétés thermiques et mécaniques des nanocomposites formés d’une matrice Polyamide 12 (PA12) chargées par des nanoparticules d’argile organiquement modifiée. Plus précisément, nous avons analysé les effets de la fraction massique des charges et du vieillissement naturel sur les propriétés structurales, thermiques et mécaniques de ces nanocomposites. L’influence des conditions de mélangeage sur ces propriétés ont aussi été examinées. Nous avons particulièrement mis l’accent sur l’identification des liens qui existent entre les propriétés macroscopiques et la structure des nanocomposites. Nous avons aussi fait une étude comparative des propriétés viscoélastiques de ces matériaux à l'état fondu et à l'état solide, ce qui représente une des originalités forte de ce travail. / Nanocomposites are interestingly growing since their development in the 1990s by Toyota Company. Therefore, improving the properties of such materials is a major issue from fundamental and industrial point of view. This improvement can pass through a relevant choice of reinforcing loads added to the matrix particularly regarding the type, geometry, the proportion, and the treatment of these fillers. The processing parameters of the mixture play also a key role. The objective of this work is to contribute to the identification and understanding of the mechanisms at the origin of the reinforcing thermoplastic matrices by nanofillers. This aspect presented through the study of the thermal and mechanical properties of nanocomposites formed by a polyamide 12 matrix (PA12) filled with organically modified clay nanoparticles. More specifically, we analysed the effects of the filler mass fraction and environmental aging on structural, thermal and mechanical properties of these nanocomposites. The mixing conditions on these properties were also examined. A particular attention has been paid to the study of relationships between the macroscopic properties and the structure of nanocomposites. Viscoelastic properties of these materials in both melt and solid states were compared, which represents one of the originalities of this work.

L’objectif premier de ce travail de thèse concerne la réalisation et la caractérisation de différents films multicouches afin d’étudier l’impact du phénomène de confinement des couches de polymères sur les propriétés barrières du polymère confiné et du film multicouche. Des films multicouches constitué de polycarbonate (PC) et de poly(m-xylène adipamide) (MXD6), polymères actuellement utilisés par les industries de l’emballage, ont tout d’abord été étudiés. Puis, dans un second temps, des films multicouches composés de polyesters biodégradables, à savoir des films multicouches d’acide polylactique (PLA) avec comme polymère confiné soit du poly(butylène succinate-co-butylène adipate) (PBSA) ou du poly(butylène succinate) (PBS), ont été élaborés.Une fois la structure multicouche obtenue et avoir confirmé l’amélioration de l’effet barrière grâce au phénomène de confinement, le deuxième objectif a été d’incorporer des charges lamellaires de type montmorillonite (Cloisite® 30B) dans la couche de polymère confiné dans le but d’accroitre davantage l’effet barrière du film multicouche sélectionné.Pour comprendre l’amélioration des propriétés barrières aux gaz et à l’eau des films multicouches élaborés, une analyse de la microstructure par DSC et DRX ainsi qu’une analyse des propriétés mécaniques ont été menées conjointement avec une observation par microscopie. / The objective of the work was the elaboration and the characterization of different multilayer films in order to study the impact of the confinement effect of the polymer layers on the barrier properties. Multilayer films of polycarbonate (PC) and poly(m-xylene adipamide) (MXD6), which are usual polymers for packaging industries, have been studied. Then, multilayer films composed of biodegradable polyesters, such as polylactic acid (PLA) with poly(butylene succinate-co-butylene adipate) (PBSA) or poly(butylene succinate) (PBS) as the confined layers, have been prepared and characterized.For the multilayer structure presenting improved barrier performances due to the confinement effect, the second objective was to insert lamellar clays (Cloisite® 30B) into the confined polymer layers to again improve the barrier properties of the multilayer film. To understand the gas and water barrier improvement of the multilayer films, a microscopic observation of the films and an analysis of the microstructure by DSC and XRD have been performed with mechanical properties measurements.

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