Abstract FR:

La microscopie à force atomique (afm) permet d'étudier les phénomènes d'adhésion et d'indentation à l'échelle nanométrique. Elle a été mise en oeuvre pour modéliser et optimiser le traitement par décharge électrique à pression atmosphérique de films polyoléfines, afin de permettre leur impression avec des encres acryliques à l'eau. La modélisation a pour objectif de déterminer les groupements chimiques à greffer en surface des polymères donnant la meilleure adhésion pour l'encre. L'encre acrylique est modélisée par fonctionnalisation des pointes afm avec des couches auto assemblées (sams) à terminaisons acides et esters et les fonctions de surfaces du polypropylène par fonctionnalisation de surfaces de silicium avec des sams à terminaisons methyl, alcool, acide, ester, amine, imine et acide/cétone/amine secondaire. Les mesures de forces d'adhésion avec des pointes de constante de raideur et de rayon de courbure préalablement déterminés nous ont permis de remonter aux valeurs d'énergies interfaciales, qui sont comprises entre 60 mj/m2 pour l'affinité la plus faible acide/méthyle et 17 mj/m2 pour l'affinité la plus importante acide/amine. Les fonctions amine sont parmi les fonctions étudiées celles qui favorisent le plus l'adhésion. Nous avons ensuite étudié les forces d'adhésion entre des pointes fonctionnalisées et les surfaces de polymères traitées ; il en ressort que les décharges luminescentes en flux d'azote avec des temps de traitement courts, qui favorisent la formation de fonctions mono azotées ou oxygénées, semblent accroître l'adhésion. Enfin nous avons testé les propriétés mécaniques de la surface des polypropylènes traités en développant une méthode de mesure quantitative du module d'élasticité adaptée à l'afm. Les conditions de traitement précédentes rigidifient la surface, alors que les temps de traitement plus longs la dégradent.