RESUME

La conception de nouveaux plastiques à hautes performances est actuellement un domaine en pleine expansion. Alors que la synthèse de nouvelles molécules spécifiques reste rare et très coûteuse, un grand intérêt scientifique et industriel est porté à la modification et au mélange de polymères déjà existants. Dans ce travail, nous avons utilisé la technique d’extrusion réactive pour synthétiser des alliages à base de polyéthylène (PE) et de polyamide (PA) organisés à l’échelle nanométrique. Afin de caractériser l’organisation de ces alliages, nous avons mis au point une technique de fractionnement basée sur l’utilisation de solvants sélectifs. Cette technique nous a permis de séparer les trois phases de nos alliages ternaires : PE non réagi, PA non réagi et copolymère greffé PE/PA. Le travail d’analyse combiné à l’observation par microscopie électronique à transmission des copolymères greffés purifiés a montré que nos alliages étaient organisés grâce aux propriétés d’auto-assemblage des copolymères et formaient des phases à l’équilibre de type « microémulsions ». En particulier, nous avons observé des phases bicontinues de type « phase éponge ». Paradoxalement, la stabilisation de ces phases est facilitée par le désordre moléculaire introduit par la polydispersité des polymères industriels. En parallèle de l’étude sur la morphologie des alliages, nous avons montré que le PE et le PA cristallisaient dans leur système cristallin propre au sein des domaines de taille nanométrique. Pour cela, nous avons utilisés les techniques de diffraction des rayons X et d’analyse enthalpique différentielle (DSC). Dans une troisième partie, nous avons montré que l’organisation des alliages à l’échelle nanométrique permettait d’obtenir des propriétés mécaniques largement améliorées par rapport à celle du PE initial et d’alliages classiques macroséparés.

Mots clés : polyéthylène, polyamide, extrusion réactive, nanostructuration, copolymères greffés, cristallisation, propriétés mécaniques

ABSTRACT

The conception of new high performance engineering plastics is a field in full expansion. In this context, polymeric alloys provide a tremendous opportunity to create new materials with improved properties by combining two or more components. Here, we have used the reactive blending technique to synthesize blends of polyethylene (PE) and polyamide (PA) structured at the nanometer scale. The organization of the as-formed blends has been characterized by using a fractionation method based on solvent extraction. This technique has allowed us to separate the graft copolymer as well as the unreacted PE and PA chains. The morphology of the purified copolymers was studied by transmission electron microscopy. The results confirmed that the organization of the blends is driven by the self-assembling properties of the copolymers. In particular, when the copolymers self-assemble to form a bicontinuous organization, they are able to incorporate the unreacted chains of PE and PA and the ternary blends form phases at equilibrium called “ bicontinuous microemulsions”. Paradoxically, the stabilization of these phases is favored by the polydispersity inherent in the production method. In addition, we have shown by using X ray diffraction and dynamic scanning calorimetry that both component are able to crystallize in the confined nanodomaines of the blends. As a result, the nanostructured materials present unique mechanical properties impossible to achieve with classical blends.

Key Words : polyethylene, polyamide, reactive blending, self assembly, grafted copolymers, crystallization, creep resistance