Contribution à l’étude des dynamiques moléculaires associées aux cinétiques de relaxation sous contrainte dans les polymères semi-critallins : Etude expérimentale et simulation numérique
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Abstract EN:
This work is a contribution to the study of the glass transition and of the relaxation phenomenon in glasses. This study is divided into two axis: a/ an experimental study on a linear polymer (PLLA) with different crystallinity degrees and b/ a Monte Carlo computer simulation using the Bond Fluctuating Length (BFL) model. In the first part, the presence of a crystalline phase in PLLA has been shown to have a weak influence on the amorphous phase molecular mobility. However, for intermediate degrees, this crystalline phase can lead to an amorphous phase separation: one phase far and free from the crystal influence, a second phase, closer to the crystals, interacting with the latters and so presenting a lower molecular mobility. In the second part of the work, the glass transition has been simulated using two interaction potentials: a Lennard-Jones (inter-molecular) and a Bond Length (intra-molecular). However, the choice of the ration between this two potential is of a great importance in regard of the result obtained. Isothermal treatments at temperature lower than the ones of the liquid has enlightened two phenomena: at low temperatures is observed the relaxation of a frozen liquid as at temperatures just under the liquid state, an ordering appears during the annealing time.
Abstract FR:
Ce travail est une contribution à l’étude de la transition vitreuse et de la relaxation structurale des verres. L’ensemble du travail suit deux axes: une étude expérimentale concernant un polymère linéaire (PLLA) avec différents taux de cristallinité et la simulation numérique qui utilise le modèle du Bond Fluctuating Length (BFL) en simulation Monte Carlo. Dans un premier temps, il a été montré que la présence d’une phase cristalline au sein du PLLA change peu la mobilité moléculaire de la phase amorphe. Néanmoins, pour des taux intermédiaires, cette phase cristalline peut conduire à une séparation de la phase amorphe en deux phases distinctes, l’une éloignée de l’influence cristalline et une seconde plus proche des cristaux qui interagit avec eux ayant, présentant ainsi une mobilité moléculaire plus réduite. Dans un second temps, il a été montré qu’il était possible de simuler la transition vitreuse en choisissant deux potentiels d’interaction : le Lennard-Jones (inter-moléculaire) et le potentiel de Liaison (intra-moléculaire). Cependant, le choix du poids relatif d’un potentiel par rapport à l’autre est prépondérant dans l’obtention du résultat. Des traitements isothermes à des températures inférieures à celles du liquide ont mis en évidence deux phénomènes : à basses températures est observée la relaxation d’un liquide figé tandis que pour des températures juste en dessous du liquide est observée une mise en ordre du système au cours du temps de recuit.