Le mélange de polymères offre une voie pratique et économique pour élaborer de nouveaux matériaux qui peuvent avoir des propriétés que chacun des polymères ne possède pas nécessairement. L’élaboration de mélanges de polymères à base de PP a souvent pour objet d’obtenir des matériaux avec une résistance au choc élevée, une rigidité suffisante et une processabilité adéquate. Le polycarbonate (PC) est mélangé avec le PP en raison de ses propriétés exceptionnelles (rigidité élevée et résistance au choc excellente) par rapport à d’autres polymères techniques. Le PC se disperse mal dans le PP car ils sont immiscibles entre eux et leur rapport de viscosité très élevé. La clé pour obtenir des mélanges PP/PC avec une résistance au choc élevée et une rigidité suffisante consiste à les compatbiliser et à diminuer le rapport de viscosité de manière efficace. De nouveaux agents compatibilisants ont été développés pour renforcer les interactions entre le PC et le PP et contrôler la morphologie des mélanges. Les mélanges PP/PC obtenus ont une très résistance au choc et une rigidité suffisante. La performance des agents compatibilisants ainsi que les mécanismes d’amélioration de la résistance au choc ont été étudiés. L’évolution de la morphologie des mélanges PP/PC ainsi que la relation entre la composition et la microstructure ont été simulées avec l’aide des théories de dynamiques à l’échelle moléculaire et mésoscopique / Polymer blending provides a practical and economic way of preparing new materials with combinations of properties not available in a single polymer. In order to improve the toughness of polypropylene while retaining its rigidity as much as possible, a new concept “rigid–rigid polymer toughening” was developed. Polycarbonate (PC) was selected to blend with PP in this study because of the advantages it provides over many other conventional engineering polymers in terms of high strength and toughness. The key to obtaining materials with high toughness and balanced rigidity relies on effectively compatibilizing this polymer pair and reducing the viscosity ratio. In this study, novel compatibilizers for the PP/PC blend were prepared or chosen to promote interactions between PP and PC and control the morphology of the blend. Some of the compatibilizers took the role of both compatibilizer and toughener. The performance of compatibilizers and toughening mechanism of blends were studied in detail. The morphology evolution of PP/PC blends and the relationship between the composition and microstructure were simulated based on molecular dynamics and mesodyn theories

En tant que polymère de grande diffusion, les applications du polypropylène isotactique (PP) sont limitées par sa faible resistance au choc. D'après la relation structure - propriétés, sa résistance au choc peut être améliorée en contrôlant sa structure. Dans ces travaux, différents types d'agents nucléants ont été utilsés pour promouvoir la formation des cristaux de type bêta et de mélanges de deux PP de masses molaires différentes. Les propriétés mécaniques, le comportement à la rupture, et la morphologie cristalline ont été étudiés. Les influences du type et de la teneur en peroxyde et agent nucléant sur la morphologie cristalline et les propriétés mécaniques ont aussi été explorées. Un agent nucléant suporté sur des nanotubes de carbone multi-parois (MWCNT) a été utilisé pour modifier la structure cristalline du PP, ce qui a permis d'augumeter sa résistance au choc 7 fois comparée à celle du PP vierge et 3 fois comparée à celle du PP cristallisé en phase bêta. Cette importante augmentation en resistance au choc peut être attribuée à la formation des trans-cristaux de type bêta qui est favorisée par l?agent nucléant supporté sur les MWCNT / As a commodity polymer, the applications of isotactic polypropylene (PP) are limited by its low impact strength. Based on the structure-property relationship, its impact strength could be improved by controlling its structure. In this study, different kinds of nucleating agents were used to promote the formation of beta crystals of PP as well as mixtures of two PPs of different molar masses. The mechanical properties, fracture behaviour, and crystalline morphology were investigated. The effects of the type and content of the peroxide and nucleating agent on the crystalline structure and mechanical properties of the PP were also explored. A multi-walled carbon nanotude (MWCNT) supported nucleating agent was introduced to modify the crystalline structure of PP and the impact strength of the resulting PP was 7 times that of the pure PP and more than 3 times that of beta nucleated PP. The large increase in the impact strength was attributed to the formation of beta transcrystalline morphology which was promoted by the MWCT supported nucleating agent

Cette thèse avait pour objectif d’étudier les relations entre la microstructure de matériaux réfractaires et leurs propriétés thermomécaniques afin d’améliorer leur résistance aux chocs thermiques. En particulier, des modélisations numériques ont été réalisées afin de mieux comprendre la conception de la microstructure liée à des endommagements dus au différentiel de dilatation thermique. A cette fin, des résultats expérimentaux de matériaux simplifiés ont été utilisés comme référence pour l’approche numérique. Afin d’obtenir des résultats quantitatifs des phénomènes d’endommagement complexes, de nouveaux développements ont été apportés à une plate-forme de modélisation d’éléments discrets existante, nommée GranOO. Entre autre, une méthode de calibration direct des paramètres locaux ainsi une amélioration du concept de contrainte viriel ont été proposées. Ensuite, l’approche DEM a été appliquée afin de reproduire les endommagement thermiques lors du refroidissement des matériaux simplifiés et d’examiner leurs effets sur les propriétés apparentes. Les résultats obtenus de l’évolution du module de Young et du coefficient de dilatation thermique en fonction de température ont montré des tendances similaires avec les résultats expérimentaux. / The present thesis aimed at investigating the relationships between the microstructure of refractories and their thermomechanical properties in order to increase their thermal shock resistance. In particular, numerical modeling were carried out in order to better understand the design of microstructure involving damages due to thermal expansion mismatch during processing. For this purpose, experimental results on simplified materials were used as reference for this numerical approach. In order to obtain quantitative results of complex phenomena, new developments of an existing discrete element modeling platform, namely GranOO, were carried out. More specifically, direct calibration method of input parameters and improvement of virial stress concept were proposed. This DEM approach was then applied to reproduce thermal damages during cooling of simplified materials and to examine their effects on macroscopic properties. The obtained DEM results of evolution of Young’s modulus and thermal expansion coefficient as a function of temperature exhibited similar tendencies with experimental results