Compatibilization of PMMA/PS blends by nanoparticles and block copolymers : effect on morphology and interfacial relaxation phenomena

• Main Author: Genoyer, Julie
• Other Authors: Lille 1
• Language: en
• Published: 2017
• Subjects: Viscoélasticité linéaire; Compatibilisation; Effet Marangoni; Argile modifiée; 668.92
• Online Access: http://www.theses.fr/2017LIL10198/document

Ces travaux de thèse présentent une étude du mécanisme de compatibilisation induit par des nanoparticules d’argile dans les mélanges de polymères en utilisant la rhéologie. Pour cela, de la montmorillonite, la laponite et l’halloysite, modifiées ou non, ont été ajoutées à des mélanges PMMA/PS. Les résultats de rhéologie linéaire en cisaillement ont montré que le mécanisme de compatibilisation, particulièrement le phénomène de coalescence, dépendait beaucoup de la localisation des nanoparticules. La montmorillonite modifiée, présente à l’interface entre les polymères, est la plus efficace à inhiber la coalescence et est aussi efficace qu’un copolymère à bloc de haute masse molaire. Ceci est particulièrement intéressant car les nanoparticules d’argile représentent un coût moindre comparé aux copolymères à bloc. Dans ces travaux, une attention spéciale a été portée aux relaxations présentes dans les mélanges. En utilisant la rhéologie linéaire en cisaillement, un effet Marangoni a été mis en évidence pour la première fois dans le cas de nanoparticules d’argile modifiées présentes à l’interface. Enfin, les mélanges soumis à un flux élongationnel puis relaxation ont montré que la relaxation des gouttes de phase dispersée après une importante déformation était plus rapide par ajout d’argiles dispersées dans la matrice et ralentie par des argiles mieux dispersées soit à l’interface, soit dans l’ensemble du mélange. === In this thesis, the compatibilization mechanism induced by clay nanoparticles in polymer blends was investigated using rheology. To do so, montmorillonite, laponite and halloysite, modified or not, were added to PMMA/PS blends. Linear shear rheology showed that the compatibilization mechanism, especially the coalescence phenomenon, was greatly influenced by the localization of clay nanoparticles. Modified montmorillonite, which was located at the interface, was shown to be the most efficient at inhibiting coalescence among clays and as efficient as a block copolymer with a high molecular mass. The latter is particularly interesting as nanoparticles are cheaper than block copolymers. In this work, special attention was given to relaxations happening in blends. Using linear shear rheology, Marangoni stresses due to a gradient in compatibilizer concentration at the interface was evidenced for the first time in the case of organically modified clay nanoparticles when located at the interface. Finally, submitting blends to elongational flow and subsequent relaxation showed that the relaxation of the droplets after high deformations was faster in the case of clays dispersed in the matrix and slowed down by the interfacial tension in the case of a better dispersion of clays at the interface or in the whole blend.