Dispersion des nanotubes de carbone à l'aide de copolymeres triblocs dans des matrices en polyamide : Relation morphologie-proprietes electriques
Résumé
Carbon nanotubes are an optimal load because of their high aspect ratio to enable conductivity with a low percolation level in polymer matrix. We were concerned to optimize the CNTs dispersion in polyamide-6 matrix by optical observations, the shear mixing being important parameters. The growth of PA-6 trans-crystalline lamellae from the surface of the CNTs is observed. The conductivity study shows its increase with a post thermal treatment because of the CNTs aggregation. The conductivity increases when the treatment temperature increase or when the mass of the matrix decrease. Masterbatch of SBM/CNTs were prepared by melting and solution method and diluted in PA-6. The state of dispersion and the conductivity were improved with the triblock copolymers SBM because of the specific localisation of the CNTs in the composite. They are located in the SBM particles for the melting procedure and in the PA-6 for the solution procedure. The specific localisation of the CNTs in the composite is important to improve the percolation level.
Nous nous sommes intéressés à l'optimisation de la dispersion des nanotubes de carbone (CNTs) dans une matrice semi-cristalline : le polyamide 6 (PA-6), et une matrice vitreuse : le poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA). Nous avons réalisé des dispersions dans le PA-6 et le PMMA par voie fondu. Nous avons montré que la conductivité et le seuil de conductivité étaient nettement améliorés après un post traitement thermique, quelle que soit la matrice (PMMA ou PA-6). Dans le cas du PMMA, l'étude cinétique de la conductivité en fonction de la température nous a permis de préciser le mécanisme de formation de contacts entre CNTs observé dans le fondu. Une étude structurale et morphologique des composites de PA-6 a été réalisée. Nous montrons la disparition des sphérolites de PA et avons mis en évidence la croissance de lamelles trans-cristallines de PA-6 perpendiculairement à la surface des CNTs. Les CNTs ont aussi été dispersés à partir d'un pré-composite copolymère à blocs/nanotube. Le copolymère à blocs utilisé est un polystyrène-b-polybutadiène-b-polyméthacrylate de méthyle (SBM), les différences de compatibilité de chaque bloc avec les CNTs, la matrice ou le solvant sont utilisées pour stabiliser et disperser les CNTs. L'utilisation du SBM a permis d'améliorer l'état de dispersion dans les deux matrices pour deux méthodes de dispersion : par voie solvant et par voie fondu. Dans le PA-6, l'utilisation du SBM a également permis d'abaisser le seuil de conductivité, grâce à une localisation spécifique des CNTs. Ils sont localisés à l'interface PA-6/SBM pour les pré-composites réalisés par voie fondu et dans la matrice PA-6 pour les pré-composites réalisés par voie solvant.
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