Téléchargez la thèse T. Pertin
Les matériaux plastiques représentent un volume de déchets de l’ordre de 8 Mt/an pour la région
Caribéenne. Il est estimé que ce volume pourrait atteindre 50 Mt/an d’ici 2030. Il existe donc un
véritable besoin d’étudier la dégradation des matériaux polymères afin de mieux comprendre les
mécanismes mis en jeux et ainsi réduire les coûts environnementaux et économiques pour les acteurs
locaux. Ce travail de thèse s’intéresse à l’étude du vieillissement accéléré d’une matrice copolymère
commerciale largement utilisée, notamment pour la réalisation d’emballages dans l’industrie agroalimentaire.
Le principal objectif de cette étude est de développer des protocoles de caractérisation pouvant être
appliqués à l’étude du vieillissement de nombreux polymères thermoplastiques. L’émergence et la
démocratisation de techniques récentes, telles que la nanoindentation ou la microscopie à force
atomique, offrent la possibilité d’étudier les effets du vieillissement chimique subi par le matériau à
l’échelle nanométrique et leurs répercussions sur les propriétés mécaniques du matériau à l’échelle
macrométrique. Dans ce travail, des plaques de polymères ont été vieillis artificiellement à l’aide
d’une enceinte atmosphérique et l’oxydation du matériau a été suivie par la méthode de l’Indice
d’Oxydation en Spectroscopie Infrarouge (IR). Les propriétés mécaniques du matériau ont été
mesurées à l’échelle nanométrique par la technique de nanoindentation et à l’échelle macrométrique
par la technique d’analyse mécanique dynamique (DMA).
Les résultats sur les Indices d’Oxydation ont montré que le matériau subissait une importante photooxydation durant le processus de vieillissement artificiel. Une dissymétrie entre la face exposée
directement à la source UV et la face opposée a été mise en évidence. Les mesures en spectroscopie IR
en fonction de la profondeur de l’échantillon ont permis de déterminer que l’Indice d’Oxydation
diminuait rapidement avec la profondeur. Aucune oxydation n’a été observée dans la partie interne des
échantillons et ce quelle que soit la durée d’exposition. Les résultats en nanoindentation ont montré
que le module élastique du matériau augmentait en surface sur une profondeur de quelques centaines
de microns. Les profils des modules d’Young en fonction de la profondeur de l’échantillon ont pu être
modélisés par loi exponentielle à différentes durées d’exposition. Afin de comparer le module
d’Young mesuré à l’échelle macrométrique avec les mesures réalisées à l’échelle nanométrique en
nanoindentation, un modèle de Voigt a été proposé. Ce modèle utilise les données mécaniques nano
pour calculer le module d’Young à macro échelle. En parallèle le module expérimental a été déterminé
par DMA. La comparaison entre le module expérimental et le module calculé a permis de valider notre
modèle sous certaines conditions.