Properties and morphologies of thermoplastic vulcanizates (TPV)

Les thermoplastiques vulcanisés (TPV) sont des mélanges de polymères présentant à la fois des propriétés d'élasticité et de mise en œuvre et en forme. L'objectif de cette thèse est d'étudier les TPV à base d’un système PP/EPDM malgré la complexité de leurs formulations et de comprendre les mécanismes gouvernant la propriété de recouvrance élastique. La première partie de ce travail s'est concentrée sur l'influence de la chimie de réticulation sur les mécanismes de relaxation aux temps longs des réseaux élastomères réticulés. Il a été constaté que la réticulation radicalaire à partir de la décomposition thermique d’un peroxyde menait à une meilleure recouvrance élastique qu’avec la réticulation avec une résine phénolique. Cependant, la chimie de la réticulation n'est pas le paramètre de premier ordre qui influence cette propriété en ce qui concerne les TPV. En effet, elle dépend surtout de la formulation et du ratio thermoplastique/élastomère, ainsi, leurs influences sur les morphologies finales et sur la déformation rémanente en compression ont été étudiées dans une seconde partie. De plus, l'influence des charges inorganiques a également été étudiée dans les systèmes élastomères avec l'ajout de noir de carbone ou de silice ou dans les systèmes TPV avec l'ajout de noir de carbone. Il a été démontré que l'ajout de noir de carbone dans les systèmes réticulés au peroxyde est bénéfique et améliore les propriétés mécaniques : déformation rémanente après compression et comportement en traction (module d’Young, allongement à la rupture). En effet, la densité de réticulation et la compatibilité entre les polymères ont été améliorées. Enfin, une méthode RMN à bas champ a été utilisée pour l’étude de ces systèmes, notamment avec l'utilisation de la séquence Double Quanta (DQ) qui donne accès aux variations des mobilités moléculaires dans les matériaux avec la mesure du couplage dipolaire résiduel.Thermoplastics vulcanizates (TPVs) are polymer blends with interesting elasticity and processability properties. The objective of this thesis was to study PP/EPDM TPV despite the complexity of their formulations and to understand what influences the elastic recovery property. The first part of this work was focused on the influence of crosslinking chemistry and its statistics on the long-time relaxation mechanisms of crosslinked elastomeric networks. It was found that radical peroxide crosslinking provides better recovery elasticity than phenolic resin one. However, crosslinking chemistry has been seen to not be the first-order parameter that influences this property for TPV. It depends mostly on the formulation and the thermoplastic/elastomer ratio, their influence on the final morphology and compression set have been then studied in a second part. Moreover, the influence of inorganic fillers was also studied in elastomeric systems with the addition of CB or silica or in TPV systems with the addition of CB. It has been seen that the addition of CB in a system crosslinked with peroxides is beneficial for the improvement in mechanical properties: compression set or tensile test. Indeed, the crosslinking density and the compatibility between polymers were improved. Finally, a low-field NMR method has been applied to these systems, in particular with the use of the Double Quanta (DQ) sequence which gives access to the variations of molecular mobilities in the materials with the measurement of a residual dipolar coupling