Cyclohexane/benzene organic glasses and ethylene/styrene copolymers behaviour under ionizing radiations: energy and species transfers between aliphatic and aromatic moieties
Comportement des verres cyclohexane/benzène et des copolymères éthylène/styrène sous rayonnements ionisants : transferts d'énergie et d'espèces entre les groupements aliphatiques et aromatiques
Résumé
The aim of this study is to understand how aliphatic and aromatic groups interact under ionizing radiations. Three research orientations were explored: the determination of the relative contribution of energy and radical transfers, the determination of the intermolecular and intra-chain relative contribution, and the influence of the repartition of the aliphatic and aromatic units inside the polymer chain. Three systems composed of aromatic and aliphatic units were studied: the cyclohexane/benzene organic glasses (intermolecular reactions), the ethylene/styrene random copolymers (inter-chain and intra-chain reactions) and ethylene/styrene diblocs copolymers (influence of the repartition of the aliphatic and aromatic units in the material).
Considering the results obtained, we have concluded that energy transfers are important in the radiation protection effect of the aliphatic moiety by the aromatic one, although radical transfers are also contributing. Intermolecular transfers are efficient in the solid state and their efficiency seems equivalent to that of the intra-chain ones. Thanks to the use of infrared spectroscopy, we have shown an important effect of radiation sensitization of the aromatic moiety, whatever the irradiation temperature and the system studied: energy transfers to the aromatic moiety are carried out at the detriment of its stability. Finally, the repartition of the aliphatic and aromatic units in the polymer chain is not an important factor in the effects induced by the energy transfers.
Considering the results obtained, we have concluded that energy transfers are important in the radiation protection effect of the aliphatic moiety by the aromatic one, although radical transfers are also contributing. Intermolecular transfers are efficient in the solid state and their efficiency seems equivalent to that of the intra-chain ones. Thanks to the use of infrared spectroscopy, we have shown an important effect of radiation sensitization of the aromatic moiety, whatever the irradiation temperature and the system studied: energy transfers to the aromatic moiety are carried out at the detriment of its stability. Finally, the repartition of the aliphatic and aromatic units in the polymer chain is not an important factor in the effects induced by the energy transfers.
L'objectif général de ce travail est de comprendre la façon dont les groupements aliphatiques et aromatiques interagissent sous rayonnements ionisants. Trois axes de recherche ont été explorés : la détermination de la contribution relative des transferts d'énergie et de radicaux, la détermination de la contribution relative des transferts intra-chaîne et intermoléculaires, ainsi que l'influence de la répartition des unités aliphatiques et aromatiques dans la chaîne de polymère. Trois systèmes composés d'aliphatiques et d'aromatiques ont été étudiés : les verres organiques cyclohexane/benzène (réactions intermoléculaires), les copolymères aléatoires éthylène/styrène (réactions intra-chaîne et inter-chaînes) et diblocs éthylène/styrène (l'influence de la répartition des deux types de groupements dans le matériau).
Au vu des résultats que nous avons obtenu, nous concluons que les transferts d'énergie sont importants dans l'effet de radioprotection de la composante aliphatique par les cycles aromatiques, bien que les transferts de radicaux y participent de façon minoritaire. Les transferts intermoléculaires sont très efficaces en phase solide et leur efficacité semble comparable à celle des transferts intra-chaîne. Grâce à l'utilisation de la spectroscopie infrarouge, nous avons montré un effet important de radiosensibilisation de la composante aromatique, quels que soient la température d'irradiation et le système étudié : les transferts d'énergie vers la phase aromatique s'effectuent au détriment de sa stabilité. Enfin, la répartition des deux groupements le long de la chaîne de polymère n'est pas un facteur important dans les effets induits par les transferts d'énergie.
Au vu des résultats que nous avons obtenu, nous concluons que les transferts d'énergie sont importants dans l'effet de radioprotection de la composante aliphatique par les cycles aromatiques, bien que les transferts de radicaux y participent de façon minoritaire. Les transferts intermoléculaires sont très efficaces en phase solide et leur efficacité semble comparable à celle des transferts intra-chaîne. Grâce à l'utilisation de la spectroscopie infrarouge, nous avons montré un effet important de radiosensibilisation de la composante aromatique, quels que soient la température d'irradiation et le système étudié : les transferts d'énergie vers la phase aromatique s'effectuent au détriment de sa stabilité. Enfin, la répartition des deux groupements le long de la chaîne de polymère n'est pas un facteur important dans les effets induits par les transferts d'énergie.
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