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Detailed view PhD thesis
Université Paris Sud - Paris XI (1999-11-22), Tristan Baumberger (Dir.)
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Guillaume_Bacri_1999.pdf(1.5 MB)
Etude de l'interface entre deux polymères relation entre le profil de l'interface et l'énergie d'adhésion
Guillaume Bacri1

Nous étudions l'interface formée par la mise en contact :
- d'un polymère fondu constitué de chaînes libres,
- d'un réseau de chaînes interconnectées par des points de réticulation, dessinant des «mailles » Le profil de cette interface réseau/fondu est étudié par réflectométrie de neutrons. On trouve que les chaînes perméent le réseau en volume seulement si leur masse est inférieure à celle de la maille. Au-delà, le gonflement à l'équilibre est très faible en volume. L'interface se limite à la taille de la maille. L'existence d'hétérogénéités de réticulation, établie dans des travaux antérieurs par diffusion de neutrons en volume, est peu nette ici. La cinétique d'établissement de l'interface est plus lente que dans le cas de l'interdiffusion entre deux fondus.
L'adhésion à cette interface réseau/fondu est étudiée par clivage : on sépare les deux couches fines de réseau et de fondu, préalablement pressées en sandwich entre deux plaques de polymère. Les problèmes de pollution de l'interface par le polymère des plaques ont été résolus. Dans la thématique de l'adhésion, les aspects originaux sont ici : une interface contrôlée, éventuellement large du fait des hétérogénéités (d'où une interface résistante) et la cohésion des chaînes en réseau (d'où une dissipation coopérative de l'énergie). Nous avons comparé clivages statique et dynamique. Le sondage de la surface après fracture par faisceau d'ions (détection du deutérium) permet une caractérisation précise de son cheminement, après résolution des problèmes de rugosité.
Ces mesures d'adhésion montrent un renforcement de l'interface quand la masse du fondu est
grande devant la maille du réseau, malgré une interface plus étroite. Nous interprétons ce paradoxe par une augmentation du nombre de boucles à l'interface. Mais nous n'avons pas de signature de l'existence d'hétérogénéités en surface.
Enfin, ce texte rapporte aussi des études préliminaires mais prometteuses de l'interface entre deux
réseaux.
1:  LLB - UMR 12 - Laboratoire Léon Brillouin
neutron – structure – diffraction

STUDY OF THE INTERFACE BETWEEN TWO POLYMERS : RELATIONSHIP BETWEEN THE PROFILE OF THE INTERFACE AND THE ENERGY
We study the interface, formed by the welding of:
- a polymer melt, composed of free chains
- a network of interconnected chains, designated by "mesues"
The profile of this network/melt interface is studied by neutron reflectometry. We find that the chains permeate the bulk network only if their weight is below that of the mesh. Above that, the swelling of the network at equilibrium remains very weak. The width of the interface is restricted to the size of a mesh.
The existence of heterogeneities in the reticulation (established in previous studies of neutron scattering) is not clear in the present study. The kinetic of establishment of the interface is slower than in the case of interdiffusion between two melts.
The adhesion of this network/melt interface is studied by cleavage of two thin layers of network and melt, previously welded in a sandwich between two polymer sheets. Here, the problems of contamination of the interface by diffusion of polymer from the sheets have been resolved. In the context of adhésion, the original aspects here are: a controlled interface (possibly wide because of heterogeneities, hence a strong interface) and the cohésion of the chains in a network (hence a coopérative dissipation of energy). We have also compared the static and dynamic measurements of cleavage. The probing of the surface after the crack by ion beam spectroscopy (détection of deutérium) allows an accurate characterization of the crack path, after solving problems of roughness.
These measurements of adhésion show a strengthening of the interface when the weight of the melt is higher than that of the mesh, in spite of a narrower interface. We interpret this paradox by an increase in the number of loops at the interface.
We also report also preliminary but promising studies of the interface between two networks.

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