Identification de paramètres microstructuraux en relation avec les propriétés fonctionnelles des polymères amorphes : de la spectrométrie mécanique dynamique à la spectroscopie d'annihilation des positons - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Hdr Année : 2009

Identification of microstructural probes related to the specific properties of amorphous polymers : from the dynamic mechanical spectrometry to the positron annihilation spectroscopy.

Identification de paramètres microstructuraux en relation avec les propriétés fonctionnelles des polymères amorphes : de la spectrométrie mécanique dynamique à la spectroscopie d'annihilation des positons

Résumé

My research interests are focused on the identification of microstructural probes governing the functional properties (mechanical, permeability...) of amorphous polymers. The microstructure of aromatic polyimides is described on different scales through density measurement, wide-angle X-ray scattering (WAXS), UV-Visible spectrophotometry, dynamic mechanical thermal analysis (DMTA) and positronium annihilation lifetime spectroscopy (PALS). Thus, from these experiments, there are only three extracted probes i.e. temperature of the gamma relaxation, the colour index and the radius of the spherical free volume holes which displays strong relationships with gas transport properties. My research project deals with the interest of the positron annihilation spectroscopy technique installed in our lab in the study of other polymer properties. One application of the research background is to define microstructural probes for understanding the degradation of a perfluorinated sulfonic acid membrane used as a polyelectrolyte in a fuel cell.
Ce manuscrit d' HDR présente mon travail de recherche consacré à l'étude de polymères amorphes afin d'identifier des paramètres microstructuraux gouvernant avec les propriétés fonctionnelles (mécanique, perméation, stabilité thermique...) de ces matériaux. Ainsi, l'analyse microstructurale des polymères amorphes a été abordée sous l'angle de la mobilité moléculaire par spectrométrie mécanique dynamique via l'étude de la relaxation principale et surtout des relaxations secondaires et ce en relation avec la structure chimique de la chaîne macromoléculaire. J'ai ainsi pu mettre en évidence que, dans le cas des polyimides, la position en température de la relaxation sous-vitreuse associée à des mouvements des molécules d'eau liées aux polymères est un paramètre microstructural au même titre que l'indice de couleur, révélateur de la formation de complexes par transfert de charges, ou que le rayon des volumes libres extrait des mesures de temps de vie de l'ortho-positronium. Par ailleurs, ces trois paramètres gouvernent les propriétés de perméation des membranes polyimides. A partir de la valeur de l'un de ces paramètres microstructuraux, j'ai mis en évidence qu'il était possible de prédire, via une relation empirique, les coefficients de perméation et les sélectivités d'une membrane pour les gaz He, H2, N2, O2, CO, CO2, N2 et CH4. Mon projet à plus long terme a pour ligne directrice de mettre en évidence l'apport de la spectroscopie d'annihilation des positons, technique aujourd'hui implantée au laboratoire, d'une part pour l'étude des relaxations sous-vitreuses et vitreuses et d'autre part afin d'établir des corrélations avec les propriétés des polymères amorphes en particulier sur des polystyrènes et dérivés. Enfin, une application de mon expérience en terme de caractérisation des polymères sera la détermination des marqueurs microstructuraux pour le suivi de la dégradation des membranes perfluorées sulfoniques, membranes utilisées comme polyélectrolyte dans les piles à combustibles basse température.
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Dates et versions

tel-00451958 , version 1 (01-02-2010)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00451958 , version 1

Citer

Corine Bas. Identification de paramètres microstructuraux en relation avec les propriétés fonctionnelles des polymères amorphes : de la spectrométrie mécanique dynamique à la spectroscopie d'annihilation des positons. Matériaux. Université de Savoie, 2009. ⟨tel-00451958⟩
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