Les polyamides sont des thermoplastiques techniques qui présentent de bonnes propriétés mécaniques et barrières. Le comportement viscoélastique complet des polyamides est rarement décrit dans la littérature à cause de la présence d'une phase cristalline et à l'instabilité thermique de ces polymères.Dans une première partie, le comportement rhéologique de polyamides amorphes PA 6I avec différentes masses molaires a été étudié. L'augmentation de la masse molaire se traduit par l'apparition d'un plateau caoutchoutique et le décalage du temps de relaxation terminal vers les plus basses fréquences, en accord avec les modèles de Rouse et de reptation. Des interactions ioniques ont été ajoutées au PA 6I en copolymérisant les mêmes monomères avec différents acides isophtaliques substitués, avec des taux de groupements ioniques de 5 à 20 mol%, ce qui entraîne une augmentation de la température de transition vitreuse de 10 à 40°C. Les courbes maîtresses des PA 6I et des copolyamides substitués non enchevêtrés se superposent dans toute la gamme de fréquences en utilisant une température de référence appropriée, proche mais non strictement identique à Tg. Les groupements ioniques ont un effet sur la fragilité dynamique, c'est-à-dire sur la variation en température de la réponse rhéologique près de Tg. Le modèle de Rouse décrit correctement la réponse rhéologique des polyamides non enchevêtrés, montrant que les interactions ioniques n'ont pas d'effet sur la viscoélasticité de ces matériaux. Les polyamides enchevêtrés suivent le modèle de la reptation. La masse entre enchevêtrements augmente avec l'ajout de groupements ioniques dû à une augmentation de la rigidité de la chaîne. La diffusion des rayons-X aux petits angles montre qu'il n'y a pas de ségrégation de domaines ioniques dans les copolyamides non enchevêtrés et une faible ségrégation dans les copolyamides enchevêtrés. L'ajout de liaisons hydrogènes plus fortes se traduit par l'augmentation de la masse entre enchevêtrements et de la Tg sans aucune modification significative dans l'allure des courbes maîtresses qui restent bien décrites par le modèle de Rouse. L'effet des groupements ioniques sur la dynamique à l'état solide (au-dessous de Tg) a été étudié par spectroscopie diélectrique. Les groupements ioniques n'ont pas d'effet sur les relaxations secondaires des polyamides, tandis que la relaxation alpha est décalée comme la Tg mesurée par DSC. Aucune différence n'a été observée entre les copolyamides ioniques et le PA 6I lors de tests de vieillissement physique, démontrant que les groupements ioniques n'introduisent pas d'hétérogénéités dynamiques / Polyamides are engineering thermoplastics which exhibit good mechanical and barrier properties. However, the viscoelastic behavior over the complete range of polyamide relaxation is a topic rarely mentioned in the literature due to the presence of a crystalline phase and lack of thermal stability.The rheological behavior of amorphous PA 6I with increasing molecular weight was studied. As molecular weight increases, a clear rubbery plateau appears and the longest relaxation time is shifted to lower frequencies, as expected by the Rouse and reptation models.Interactions were added to the PA by copolymerizing PA 6I’s monomers with different substituted isophthalic acids. Ionic copolyamides were synthesized in molar fractions from 5 to 20 mol%, inciting an increase of about 10 to 40°C in the glass transition temperature. Master curves of unentangled PA 6I and substituted polyamides, with similar molecular weight, overlap in the complete frequency range using an appropriate reference temperature, which is close to, but not identical to Tg. Ionic groups have an effect on the Angell’s dynamical fragility, i.e. on the temperature variation of the rheological response close to Tg. Dynamic moduli of unentangled polyamides were fitted with Rouse model, showing no effect of hydrogen bonds or ionic groups on the shape of the rheological master curves. The molecular weight between entanglements increases for ionic copolyamides due to an increase of chain rigidity. Small-angle X-ray scattering shows that no segregation of ionic domains occurs in unentangled ionic copolyamides, while entangled copolyamides show only weak segregation.Stronger hydrogen bonding resulted in a decrease of the molecular weight between entanglements. Nevertheless no significant difference was observed in the shape of master curves, which were fitted using the Rouse model.The effect of interacting groups on the local dynamics in the solid state (below Tg) was studied by dielectric spectroscopy. Ionic groups have no effect on secondary relaxations, while alpha-relaxation is shifted accordingly to Tg. No difference was observed between ionic copolyamides and PA 6I during aging experiments, as ionic groups do not act as dynamic heterogeneities, i.e., zones where the local dynamics are heterogeneous due to different local ionic fractions
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2019LYSE1034 |
| Date | 25 March 2019 |
| Creators | Oliveira de Figueiredo Martins, Ana Rita |
| Contributors | Lyon, Sotta, Paul, Bocahut, Anthony, Michon, Marie-Laure |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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