Formulation et caractérisation de polyéthylènes chargés avec des argiles : Propriétés barrière des nanocomposites obtenus
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Abstract EN:
The particularity of polymer layered silicate nanocomposites is based on the exfoliation of the clay platelets in the polymer matrix. Therefore properties may be dramatically modified with very low clay loading. In this work polyethylene and organoclay have been melt blended. Due to a lack of polarity, the polymer chains do not intercalate the clay stacking. However exfoliation is achieved using maleated polyethylene. We used this polymer as a compatibilizer to promote clay exfoliation in the polyethylene matrix. Partial exfoliation is obtained. Barrier properties of these materials have been characterized. Permeability is higher for the clay reinforced products than their matrix. To understand the poor permeability results a tortuosity model has been developed. The quality of the interface seems to be involved. Several organoclays and compatibilizers have been tested to improve it. But for the concentrations of these products used polyethylene clay interactions always exist and lead to an increase of diffusion
Abstract FR:
La particularité des nanocomposites polymère/argile repose sur l'exfoliation des feuillets d'argile au sein de la phase polymère. La dimension nanoscopique du renfort et son facteur de forme élevé permettent d'envisager des modifications fortes des propriétés pour des taux de charge très faibles. Dans ce travail, des mélanges de polyéthylènes chargés d'argile organophile ont été réalisés par malaxage ou extrusion à l'état fondu. Les macromolécules de polyéthylène ne parviennent pas à s'intercaler entre les feuillets d'argile par manque de polarité. Par contre, l'exfoliation de l'argile est possible dans le polyéthylène greffé anhybride maléique. Ce polymère a donc été utilisé comme agent de compatibilisation pour promouvoir la dispersion de l'argile dans le polyéthylène. Une exfoliation partielle de l'argile dans le polyéthylène est ainsi obtenue. Les propriétés barrière de ces matériaux ont été évaluées. La perméabilité des matériaux chargés est supérieure à celle de leur matrice. Un modèle de tortuosité a été développé afin de comprendre cette détérioration des propriétés barrière. La qualité de l'interface semble être à remettre en cause. Pour l'améliorer, différents couples d'argiles organophiles et de polymères compatibilisants ont été testés. Mais aux taux utilisés, il semble que des contacts entre la matrice polyéthylène et les feuillets d'argile soient toujours présents quels que soient les compatibilisants et ces mauvaises interfaces conduisent à l'accélération de la diffusion.