The formation of smectic phase in quenched isotactic polypropylene : role of molecular parameters and processing conditions
(2003)
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- Depuis la mise au point de la famille de catalyseurs connus sous le nom de Ziegler-Natta, les polyoléfines ont connu un développement croissant, et sont utilisées aujourd'hui dans différents secteurs tels que l'automobile, l'emballage ou encore le textile. Au sein des polyoléfines, le polypropylène isotactique est devenu un des quatre polymères de commodité. Ce polymère doit être considéré comme étant à la base d'une famille de matériaux: en jouant sur la nature du catalyseur et les conditions de synthèse, des macromolécules variées peuvent être produites, différant selon leurs longueurs, stéréorégularité, régiorégularité, et teneur en comonomère éventuel. Pour maintenir la compétitivité des producteurs, l'optimisation continue des matériaux en vue d'applications nouvelles est une nécéssité. pour ce faire, une bonne connaissance des paramètres moléculaires influençant les propriétés finales du matériau est une obligation. Dans ce cadre, notre travail se propose d'approfondir les relations entre architecture moléculaire, microstructure à l'état solide et histoire thermique des polypropylènes isotactiques, en utilisant entre autres une série de fractions obtenues au départ de ces résines. Notre objectif final est d'arriver à comprendre pourquoi certaines résines polypropylène présentent un comportement d'étirabilité excellent, et d'autres pas. Cette question n'est pas sans importance appliquée, puisqu'elle conditionne l'optimisation des résines utilisées pour la fabrication de films bi-étirés. Elle présente cependant un intérêt fondamental, en ce sens qu'elle exige de comprendre finement la façon dont un mélange de chaînes donnés, d'architectures hétérogènes, interagissent entre elles lors de l'étape de cristallisation pour produire une microstructure solide particulière présentant des propriétés mécaniques d'intérêt. Ce faisceau de relations et d'interactions est encore largement méconnu à l'heure actuelle, (particuliérement pour des conditions de cristallisation non académiques, proches de celles rencontrées dans l'industrie) et est l'objet principal de notre travail de thèse. L'étude d'une série de résines nous a d'abord permis de mettre en évidence le comportement particulier de certaines résines lors de la trempe. Ainsi, des résines présentant des caractéristiques moléculaires proches ne forment pas des quantités équivalentes d'une phase particulière du polypropylène isotactique, la phase smectique uniquement obtenue par trempe rapide au départ du fondu. Pour comprendre cette particularité, nous avons fractionné cette résine en échantillons présentant une plus grande homogénéité structurale. Ces fractions nous ont permis de montrer que l'augmentation de la quantité de stéréodéfauts favorise la formation de la phase smectique. Elles ont également permis de mettre en évidence que le comportement d'une résine en terme de quantité de phase smectique formée lors de la trempe, ne peut être ramené à une simple combinaison linéaire des fractions qui la composent. Il apparaît qu'il existe un effet synergique entre les différentes fractions jouant en faveur de la formation de la phase smectique. Dans le but de comprendre cet effet synergique, nous avons ensuite procédé à des mélanges de fractions. L'étude de ces mélanges a permis de mettre en évidence le rôle joué par des fractions. L'étude de ces mélanges a permis de mettre en évidence le rôle joué par des fractions présentant des grandes quantités de stéréodéfauts mais ne représentant qu'un pourcentage mineur dans les mélanges. Il apparaît clairement que ces défauts favorisent la formation de la phase smectique par leur emprisonnement dans les cristaux naissants. Notre travail ouvre des perspectives quant à l'optimisation des distributions de tacticité des résines de polypropylène isotactique, en vue d'obtenir des propriétés optimisées pour des applications données
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Gallez, X. (2003). The formation of smectic phase in quenched isotactic polypropylene : role of molecular parameters and processing conditions. https://hdl.handle.net/2078.5/124201