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1 PPMD - Laboratoire de Physico-Chimie des Polymères et des Milieux Dispersés

Abstract : Filled rubbers were prepared using radical polymerization. Colloids used are monodisperse and spherical, their surface is functionalized with silane creating covalent bonding or inert to the polymer. We have shown that the dispersion state obtain for these two kind of silanes were similar using Small Angle Neutron Scattering and cryo-TTEm imaging. The so formed network was studied by 1H NMR, swelling ratio at equilibrium to determine the kind of interaction at the interface covalent, hydrogen, van der Waals. We shown that interaction were of two types: covalent and hydrogen for our systems. NMR also allows us to determine the quantity of immobilized polymer at the interface. This glassy layer is situated around silica particles. This studied shows that the glassy layer is strongly related to the number of silane at the interface, to the interaction type, to the temperature and to the distance between fillers. Viscoelastic properties of these elastomers were measured at low strain. Properties are strongly related to the existence of this galssy layer and its dependence in term of distance between fillers and temperature. We have also seen a new frequency behavior of non-covalent interacting systems. At medium deformation Payne regim we show the existence of at least two types of non-linearity. First one is associated to the glassy layer through its plastization under strain. The second is still not yet understaood, but is associated with the breakage of hydrogen bonding and to some extend at a particular dynamic at the interface.

Résumé : Des élastomères chargés sont préparés par polymérisation radicalaire. Les colloïdes employés sont monodisperses et sphériques, leur surface est fonctionnalisée par des silanes créant soit de liaisons covalentes soit n-engageant aucune liaison avec le réseau 3D de polymère. Nous avons montré que l-état de dispersion obtenu était identique pour les deux types d-interaction par diffusion neutronique aux petits angles et imagerie cryo-TEM. Les réseaux ainsi formés ont été étudiés par RMN 1H, mesure du gonflement à l-équilibre pour déterminer le type et la force des interactions. Nous avons ainsi montré l-existence de liaisons covalentes ou hydrogène en fonction du système. La RMN nous a permis de montrer également l-existence de polymère vitreux même au-delà de la transition vitreuse du polymère. Ce polymère vitreux se situe autour des particules de silice. Il montre un caractère fortement dépendant de l-interaction polymère-matrice et de la distance entre particule. Les propriétés viscoélastiques de ces élastomères renforcés aux petites déformations sont fortement dépendantes de l-existence et de la taille de cette couche vitreuse en surface. Nous montrons également un comportement étonnant en fréquence des systèmes non covalent qui nous est maintenant demandé de résoudre. Aux grandes déformations nous montrons qu-il existe deux types de non linéarité, la première associée à la couche vitreuse et la deuxième associée à une rupture de liaisons faible en surface.

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Keywords : Rubber filler Viscoelsatict silica NMR glassy layer SANS glass transition reinforcement

Mots-clés : Elastomère Charge Viscoélasticité Silice RMN 1H Couche vitreuse DNPA Transition vitreuse Renforcement





Autor: Thomas Chaussée -

Fuente: https://hal.archives-ouvertes.fr/



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