Interdiffusion de chaînes marquées dans des nanocomposites modèles silice-latex
Résumé
Nous utilisons des nanocomposites silice-latex comme système modèle du renforcement qui dépend de la structure des charges et des chaînes. Ces nanocomposites sont produits par filmification du latex à partir de solutions colloïdales, ce qui permet de jouer sur les interactions entre les particules via le pH des solutions mères. Nous avons pu montrer par Diffusion de Neutrons au Petits Angles (DNPA) que la variation du pH et de la fraction volumique de silice permettent de contrôler le degrè d'aggrégation final des particules, sans modification de l'interface charge-matrice. Nous nous sommes ensuite intéressés à la structure des chaînes (copolymère statistique PMMA/PBuA). La DNPA et la méthode du Contraste Moyen Nul permettent d'avoir accès au signal de la chaîne en mélangeant des chaînes H et D dans des proportions telles que le signal de la silice est effacé. Deux systèmes ont été étudiés : ● Lorsque les nanolatex H et D ont un système de stabilisation différent, une démixtion est observée. L'analyse de la cinétique de démixion donne des informations sur la dynamique des billes de latex en présence de charges. ● Avec la même stabilisation, les deux latex deviennent compatibles et nous avons pu suivre la dissolution progressive des billes de latex et l'interdiffusion des chaînes pour des recuits de plus en plus importants. Une modélisation originale des données de DNPA a été mise en place pour les structures intermédiaires. Notre modèle est basé sur une analyse quantitative de ces structures, avec un facteur de forme pour des objets sphériques de type coeur-couronne (billes de latex en cours de destruction) et une description RPA (Random Phase Approximation) pour les chaînes libres. Dans le fondu et les composites faiblement chargés, la procédure de recuit sur plusieurs semaines jusqu'à Tg + 70 K conduit à une dispersion moléculaire des chaînes permettant d'obtenir leur rayon de giration. Dans les composites avec 20%v de silice, l'interdiffusion des chaînes apparaît complètement bloquée à l'échelle de temps étudiée. Dans les deux systèmes étudiés, la présence de silice dans les composites fortement chargés réduit significativement la mobilité des chaînes.