Etude de la mobilité moléculaire dans les systèmes amorphes complexes : multicouches de polycarbonates de bisphénol A (PC) / polyméthacrylate de méthyle (PMMA) de l'échelle microscopique à l'échelle nanoscopique
Institution:
RouenDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The aim of this work is the study of the molecular mobility of glass former liquid in three different temperature ranges : in the cold liquid (Tcrossover >T>Tg), around the glass transition and in the vitrous state. In the firstt temperature range, the study of the evolution of molecular mobility was carried out on a model amorphous polymer, the bisphenol polycarbonate A (PC) since the appearance of the cooperativity phenomenon for T=Tcrossover until the glass transition. This was possible by combining two techniques, the TM-DSC and DDS using the theorem of fluctuation dissipation of Callen-Welton. Around the glass transition, we studied a more complex amorphous system, multi-layered films of PC/PMMA with thicknesses varying of the microscopic scale to nanoscopic scale. This enabled the identification of the influence of some parameters on molecular mobility such as the effect of confinement, the juxtaposition of 2 polymers with different chemical structures, the nature of cooperative movements in each polymer and the influence of the interdiffusion zones on the dynamics of the chains. In the vitreous state, the study of physical ageing has been realized for each amorphous polymer constituting our multi-layered films. This phenomenon was studied first considering its dynamic aspect, following the evolution of the enthalpic loss during time by DSC, then considering its dynamic aspect, following the evolution of the dynamic glass transition by TM-DSC. The whole results show the very different behaviour from the two polymers and the huge modification of the physical ageing process in the PC layers at the nanometer scale.
Abstract FR:
Ce travail est consacré à l'étude de la mobilité moléculaire de liquide formateur de verre dans trois zones de température différentes : dans le liquide froid (Tcrossover >T>Tg), autour de la transition vitreuse (T=Tg) et dans l'état vitreux (T<Tg). Dans la première zone de température, l'étude de l'évolution de la mobilité moléculaire a été effectuée sur un polymère amorphe modèle, le polycarbonate de bisphénol A (PC) depuis l'apparition du phénomène de coopérativité, pour T=Tcrossover, jusqu'à la transition vitreuse. Ceci a été possible en combinant les techniques d'analyse, la TM-DSC et SDD et en s'appuyant sur l'utilisation du théorème de fluctuation dissipation de Callen-Welton. Autour de la transition vitreuse, nous avons étudié un système amorphe plus complexe, les films multicouche PC/PMMA avec des épaisseurs allant de l'échelle microscopique à l'échelle nanoscopique (h=12nm). Ceci nous a permis d'identifier l'influence sur le mobilité moléculaire de paramètres tels que l'effet du confinement, la juxtaposation de 2 polymères possèdent des structures chimiques très différentes, ainsi que l'influence des zones d'interdiffusion sur la dynamique des chaînes. Dans l'état vitreux, l'étude du vieillissement physique a été réalisée pour chaque polymère amorphe constituant nos films multicouches. Ce phénomène a été envisagé en s'intéressant tout d'abord à son aspect cinétique, en suivant la variation de la perte enthalpique au cours du temps par DSC, puis à son aspect dynamique, en suivant l'évolution de la transition vitreuse dynamique par TM-DSC. L'ensemble des résultats montrent le comportement très différent des deux polymères ainsi qu'une modification très importante du phénomène de vieillissement physique dans les couches de PC confiné à l'échelle nanométrique.