Réalisation de nanocomposites polypropylène / argile par extrusion bivis

The aim of this work is the study of the formation of polypropylene (PP)/organoclay (org-MMT) nanocomposites via direct melt intercalation process. It has been focused on three main subjects: the effect of PP-g-MAs compatibilizers, the effect of twin screw extrusion processing, as well as the rheological behavior of nanocomposites in transient shear flow. The importance of PP-g-MA compatibilizers, especially the PP-g-MA loading in the system PP/PP-g-MA/org-MMT, has been studied. A Carreau-Yasuda rheological model with a yield stress is proposed to characterize quantitatively the state of dispersion through the value of melt yield stress. In twin screw extrusion process, the state of dispersion is depending on the operating conditions (screw speed N and feed rate Q). In fact, it depends on the ratio Q/N. Investigation of the morphology changes along the screws reveals that the essential exfoliation has been achieved in the melting zone. It seems to be the step governing the dispersion of organoclays in the twin screw extrusion process. The relationships between processing conditions and the state of dispersion are also investigated, using the software Ludovic©. Finally, the transient rheological behaviour of nanocomposites has been studied. A stress overshoot in shear flow is observed, followed by a structure reorganization after a rest time. Two models, initially developed for colloidal suspensions and fiber suspensions, have been used to describe the observed phenomena.Ce travail a pour objectif l'étude de la réalisation de nanocomposites polypropylène (PP)/argile organophile (org-MMT) par mélange à l'état fondu. Il s'est articulé autour de trois thèmes principaux, qui sont l'effet des compatibilisants de type PP-g-MA et l'influence du procédé d'extrusion bivis sur l'état de dispersion, ainsi que le comportement rhéologique des nanocomposites en régime transitoire. L'importance des compatibilisants (PP-g-MA), et notamment leur concentration dans le système PP/PP-g-MA/org-MMT, a été mise en évidence. Un modèle rhéologique simple (loi de Carreau-Yasuda à seuil), a été proposé pour caractériser quantitativement le degré de dispersion à travers la valeur du seuil d'écoulement. En extrusion bivis, l'état de dispersion dépend fortement des conditions opératoires (vitesse de rotation N et débit Q), principalement du rapport Q/N. Des prélèvements locaux le long des vis ont révélé que l'essentiel de l'exfoliation s'est effectué lors de la fusion. Cette dernière apparaît comme l'étape gouvernant le processus de dispersion en extrusion bivis. Les relations entre le procédé et l'état de dispersion ont également été étudiées à l'aide du logiciel Ludovic©. Enfin, le comportement rhéologique des nanocomposites en régime transitoire a été étudié. On observe un pic de contrainte au démarrage, ainsi qu'un effet de restructuration après un temps de repos. Deux modèles théoriques développés initialement pour des suspensions colloïdales et des suspensions de fibres ont été utilisés pour décrire les phénomènes observés