Figure 4 - uploaded by Bruno Vergnes
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Courbes de viscosité complexe des mélanges PP/PP-g-MA préparés avec le mélangeur interne (N = 100 tr/min, T rég = 180°C, t m = 10 min)
Source publication
Des nanocomposites polypropylène/argile modifiée ont été préparés par mélange à l'état fondu à l'aide d'un mélangeur interne. Un polypropylène fonctionnalisé anhydride maléique (PP-g-MA) a été utilisé comme compatibilisant afin d'améliorer la qualité de la dispersion. Le degré de dispersion a été caractérisé par la diffraction des rayons X, la micr...
Context in source publication
Context 1
... pour une concentration en PP-g-MA trop importante (Région III), cet effet se stabilise. La diminution de viscosité (Figure 4), et donc de contrainte imposée par la matrice, est peut être la raison pour laquelle la dispersion n'est plus améliorée pour des concentrations en PP-g-MA supérieures à 25%. L'observation des micrographies réalisées au MET permet de confirmer ces résultats. ...
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Poly(amic acid) (PAA) was synthesized using dianhydride 4,4’-oxydiphthalic anhydride and diamine 3,3'-dihydroxybenzidine, and polyimide (PI) hybrid films were synthesized by dispersing organo-mica in PAA through a solution intercalation method. Hexadimethrine-mica (HM-Mica), 1,2-dimethylhexadecylimidazolium-mica (MI-Mica), and didodecyldiphenylammo...
Large amplitude motions in molecular solids are responsible for anomalous electrical characteristics in amphidynamic crystals. We study the effect of orientational dipolar disorder on charge transfer excitons (CTEs) in a donor-acceptor amphidynamic co-crystal of perylene-tetrabromophthalic anhydride. This co-crystal offers long range positional ord...
Des nanocomposites polypropylène/argile organophile ont été préparés par mélange à l'état fondu à l'aide d'une extrudeuse bivis co-rotative. Un polypropylène fonctionnalisé anhydride maléique (PP-g-MA) a été utilisé comme compatibilisant afin d'améliorer la qualité de la dispersion. L'objectif de cette étude est d'examiner les effets des conditions...
Citations
... 193 Therefore, no building up pressure or gases inside the reactor, however all the products of the plastic pyrolysis leave the reactor directly. Regarding the molten plastic viscosity , it is considered constant and having a value of 1000 Pa.s with a surface tension of 0.04 N/m (Agrawal, 2005;Lertwimolnun and Vergnes, 2004). However, recalling the experimental results (Figure 4-25), only 10 g of oil have been recovered, which is due to the impact of condensation inside the reactor as has been illustrate previously in section 4.4.1. ...
Nowadays, after the depletion of fossil energy reserves worldwide, the pursue for renewable energy became a crucial issue and subject for many researchers and academic institutions. Whereas, humanity is facing serious dilemma: the enormous growth of accumulated plastic wastes every year,due to the limitation of landfills and recycling processes. Therefore, a solution for plastic wastes accumulation and an alternative source of energy is pyrolysis process, which converts plastic wastes into a wide range of fuels and chemicals. Plastic pyrolysis consists of a thermal decomposition of large chain polymers in absence of oxygen. Different parameters affect this process like; Temperature,heating rate, feedstock material, catalyst, type of the reactor and pressure. However, many experimental studies are made so far regarding the influence of these parameters on the pyrolysis process and its by-products. On the other hand,modelling and simulating plastic pyrolysis process, at a lab scale or industrial scale, are rarely found in literature. Thus, the aim of this thesis is to model and upgrade a continuous pyrolysis reactor feasible at the industrial scale, heated by hot exhaust gases coming from 8 kW diesel engine, to convert plastic waste into heat and transportation fuels. But before crossing this step, plastic pyrolysis process for PP and HDPE is modelled and validated, as milli-particle scale, in a thermogravimetric analyzer coupled with differential scanning calorimeter (TGA-DSC), then in a laboratory scale semi-batch reactor (1 litter capacity) using Finite Element method and COMSOL-Multiphysics software. Finally, the calibrated models are used to conceive a continuous reactor and to study its behavior numerically.
... As viscosity behavior of the nano-suspensions also depends on nanoclay dispersion levels into epoxy matrix, another prerequisite condition for viscosity discussion is the relation of dispersion level with flow index. As discussed in literatures 45,46 , it was investigated that lower values of the flow index imply higher levels of uniform dispersion of nanoclay into polymer matrix. Therefore, compared with m-clay, d-clay is prone to be more-uniformly dispersed in epoxy system. ...
Deoxyribonucleic Acid (DNA) has been recently found to be an efficient renewable and environmentally-friendly flame retardant. In this work, for the first time, we have used waste DNA from fishing industry to modify clay structure in order to increase the clay interactions with epoxy resin and take benefit of its additional thermal property effect on thermo-physical properties of epoxy-clay nanocomposites. Intercalation of DNA within the clay layers was accomplished in a one-step approach confirmed by FT-IR, XPS, TGA, and XRD analyses, indicating that d-space of clay layers was expanded from ~1.2 nm for pristine clay to ~1.9 nm for clay modified with DNA (d-clay). Compared to epoxy nanocomposite containing 2.5%wt of Nanomer I.28E organoclay (m-clay), it was found that at 2.5%wt d-clay loading, significant enhancements of ~14%, ~6% and ~26% in tensile strength, tensile modulus, and fracture toughness of epoxy nanocomposite can be achieved, respectively. Effect of DNA as clay modifier on thermal performance of epoxy nanocomposite containing 2.5%wt d-clay was evaluated using TGA and cone calorimetry analysis, revealing significant decreases of ~4000 kJ/m2 and ~78 kW/m2 in total heat release and peak of heat release rate, respectively, in comparison to that containing 2.5%wt of m-clay.
... Park et al. [17] synthesized cellulose acetate/Cloisite Ò 30B and showed that better exfoliated structure is obtained in nanocomposites containing 5 wt% compatibilizer contents than the counterpart without compatibilizer hybrid. In polypropylene (PP)/ Cloisite Ò systems, good exfoliation was obtained using maleic anhydride-grafted polypropylene (PPgMA) [25]. Nevertheless, since PPgMA with low molecular weight and high MA content leads to good clay dispersion, it had a negative effect on mechanical and thermal properties of the PP/PPgMA/clay composites [15]. ...
The goal of this work is
to study the influence of maleic anhydride-grafted poly(lactic acid) compatibilizer (PLAgMA) on morphology, thermal and barrier properties of poly(lactic acid) (PLA)/graphene oxide (GO) nanocomposites. Graphene oxide was synthesized from graphite flakes using modified Hummers method. The nanocomposites were prepared by the incorporation of graphene oxide into PLA via solution casting. The formation of nanolayers of graphene oxide was confirmed by Fourier transform infrared spectroscopic analysis, scanning electron microscopy and atomic force microscopy measurements. A maximum in elastic modulus G′ measured at low frequencies was identified for the PLA containing 3 wt% GO and 3 wt% PLAgMA, which indicates a better dispersion of GO in the presence of compatibilizer and, therefore, yield better thermal and barrier properties of the nanocomposites.
... Dans ce cas, l'obtention d'un nanocomposite par malaxage à l'état fondu nécessite l'emploi d'un compatibilisant. Ces compatibilisants [59], à l'image des traitements organophiles, sont des macromolécules contenant une longue chaîne alkyle proche du motif de la matrice qui sont fonctionnalisées par des liaisons polaires, compatibles avec l'argile [60]. Les plus utilisés dans le cas de la matrice apolaire polypropylène sont des polypropylènes de type greffé anhydride maléïque. ...
... De nombreux auteurs ont montré la possibilité, grâce à ce type de compatibilisants, d'obtenir des particules de montmorillonite nanométriques dispersées dans la matrice polypropylène [58][59][60][61]. ...
... De plus, il a été montré que le protocole d'élaboration, en utilisant par exemple un mélange maître [64], mais aussi les conditions d'élaboration, peuvent moduler l'état de dispersion des particules, en jouant notamment sur le degré d'exfoliation de celles-ci. Ainsi, l'appareil de malaxage, le type de géométries utilisés [65], mais aussi l'énergie mécanique spécifique de malaxage qui dépend notamment du taux de cisaillement et du temps de malaxage, influent sur l'état de dispersion de la montmorillonite organiquement modifiée dans les thermoplastiques, polaires [9] ou apolaires [59]. ...
L’incorporation de nanoplaquettes d’argile dans une matrice ou un mélange de thermoplastiques s’avère prometteur pour en améliorer les propriétés d’usage. Récemment, un procédé de synthèse hydrothermale a permis d’obtenir un hydrogel chargé de nanoplaquettes de talc, ouvrant des perspectives d’élaboration de nanomatériaux à base de talc, potentiellement concurrents de ceux à base d’argile modifié. La grande quantité d’eau, introduite dans les appareils de mise en œuvre à l’état fondu, conduit à une perte de matière minérale importante et à l’agrégation partielle du talc. Ces contraintes rendent obligatoire l’utilisation de la mini-extrudeuse, de faible capacité, pour élaborer ces systèmes multiphasiques innovants, comme les nanocomposites polyamide/talc synthétique ou les mélanges polypropylène/polyamide (PP/PA) chargés de talc synthétique. Dans une phase polaire, le talc synthétique présente une structure constituée majoritairement de nanoparticules, mais aussi d’agrégats formés lors du malaxage. Il a été montré qu’une polarité accrue de la phase polyamide facilitait la nanodispersion du talc synthétique. Dans le cas des mélanges chargés, le talc synthétique est préférentiellement localisé dans les nodules de PA. Pour un polyamide peu polaire, l’effet émulsifiant est amplifié, ce qui s’explique par la rupture des nodules au niveau de zones peu cohésives PA/talc synthétique. D’autre part, l’augmentation de la viscosité de la matrice PP entraîne une localisation partielle du talc synthétique à l’interface matrice/nodules.Les relations structure-rhéologie des systèmes binaires et ternaires ont été discutées.
... In Cloisite®-polypropylene (PP) systems, good exfoliation was observed using PPgMA (Lertwimolnun and Vergnes, 2004). Nevertheless, PPgMA with low molecular weight and high MA content led to good clay mineral dispersion, but had a negative effect on mechanical and thermal properties of the clay mineral-PP/PPgMA nanocomposites (Wang et al., 2004). ...
... In rheology, the viscoelastic behavior of nanocomposites strongly depends on the inter-particle and particle-polymer interactions. Thus, it provides useful information of the nanostructure (Lertwimolnun and Vergnes, 2004;Bitinis et al., 2012). ...
The goal of this work is to prepare maleic anhydride grafted poly(lactic acid) (PLAgMA) according to a method described by Hwang et al. in order to investigate its effect as matrix and as compatibilizer on the dispersion of two organic nanofillers into PLA matrix, as well as its effect as compatibilizer on rheological and barrier properties of clay mineral–PLA nanocomposites. Two different montmorillonites, Cloisite® 20A and Cloisite® 30B, are used in this study. The latter is classically used in pristine PLA nanocomposites. The clay mineral polymer nanocomposites are prepared by the incorporation of 3 mass % of each layered silicate into PLA, PLAgMA and PLA/PLAgMA via melt blending. Transmission electron microscopy micrographs of the PLAgMA/Cloisite® blends showed the presence of intercalated and partially exfoliated areas with Cloisite® 20A and re-aggregation of the layered silicates with Cloisite® 30B. These results are confirmed by rheological behaviors, which showed their dependence on the content of maleic anhydride and nature of montmorillonite. Water vapor permeations (WVP) were strongly reduced by the incorporation of Cloisite®, and the better results are obtained with C20A/PLA containing 5 mass % of PLAgMA.
... This model is of practical interest to identify the value of the yield stress from experimental data. Furthermore, several authors proposed that the yield stress was related to the degree of exfoliation of the clay nanosheets (Xia & Song, 2006) and that the flow index n accounted for the quality of the filler dispersion (Lertwimolnun & Vergnes, 2004); the lower the value of n, the better the dispersion of the nanoparticles. Therefore, Herschel-Bulkley's model appears as an interesting tool for assessing the morphology of clay-polymer suspensions, considering the values of parameters τ c and n. ...
This study is directed towards investigating the role of the surface treatment of clay particles on the rheological and thermomechanical behaviour of clay-epoxy blends. Nanocomposites were prepared by mixing small amounts (5-10 mass %) of commercial organoclays or raw clays with an epoxy system commonly used in civil engineering. Rheological characterisations in the liquid state revealed a pronounced thixotropic character of the organoclay-based systems, which all exhibited a shear-thinning behaviour above a critical stress threshold (yield stress), depending on both the intensity of interfacial interactions and the degree of filler dispersion. On the other hand, systems based on raw clay particles behaved like Newtonian fluids, in the same way as the unreinforced polymer matrix. Complementary dynamic mechanical analyses (DMA) performed on the cured cross-linked nanocomposites also showed significant changes in the viscoelastic behaviour of the epoxy matrix due to the introduction of organoclays, whereas only minor variations were observed following the introduction of raw fillers. These results were consistent with nanoscale morphological characterisations performed by conventional X-ray diffraction (XRD) on the various hybrid systems. In this context, rheology and DMA appear as attractive alternative methods for assessing the filler dispersion at a macroscopic (and possibly more relevant) scale. This research is of practical interest for civil engineers, since clay reinforced-epoxies could in the future be used as coating materials with enhanced barrier performances, in order to protect infrastructures against environmental ageing or corrosion. (C) 2011 Institute of Chemistry, Slovak Academy of Sciences
... Therefore, the occurrence of a secondary plateau on the storage modulus at low frequency can be well explained in the frame of a filler network. However, a plateau on the loss modulus has also been reported in many cases for polymer blends such as ABS (Aoki 1986;Zosel 1972) or other systems containing a hard dispersed phase at high concentration (Tribut et al. 2007(Tribut et al. , 2008 or for polymers containing fillers or nanofillers (Lertwimolnun and Vergnes 2004;Prasad et al. 2004;Pasanovic-Zujo et al. 2004;Zhang et al. 2006). This is really difficult to explain in the frame of the previous classical models, and very few tentative explanations can be found in the literature (Claracq et al. 2004). ...
The purpose of the presented work was to test the capability of the model proposed by Leonov (J Rheol 34:1039–1068, 1990) for the prediction of secondary plateaus on the storage and loss moduli during small-amplitude oscillatory shear flow experiments
on filled or heterogeneous polymer melts. Though the occurrence of a plateau on the storage modulus can be well explained
in the frame of a filler network, a plateau on the loss modulus can hardly be described with the classical models. In the
Leonov model, the continuum of dissipative processes is attributed to the rupture of flocs of particles. Experiments with
polyolefins filled with magnesium hydroxide show that there is a clear connection between the amount of agglomerates and the
occurrence of a plateau on the loss modulus. However, the value of the critical strain for floc rupture that can be calculated
from the experiment shows that the processes responsible for the low-frequency dissipation are rather changes of configuration
within the agglomerates than floc rupture. These processes are not described by the Leonov model, and the predicted strain
dependence of the plateau is not observed experimentally.
KeywordsFilled polymer-Oscillating flow-Dynamic moduli
La consommation continue de matières plastiques a conduit, jusqu’à 2015, à l'accumulation de 6,3 milliards de tonnes de déchets plastiques. En Europe, le recyclage des plastiques ramassés ne dépasse pas les 30% pour des raisons logistiques et économiques liées à cette filière. La valorisation énergétique de ces déchets, non valables pour le recyclage, est alors préférée aux autres modes de gestion. L’incinération étant controversée pour son bilan énergétique et environnemental, d’autres moyens de valorisation tels que la pyrolyse sont privilégiés. Les travaux de recherche menés dans cette thèse ont été focalisés sur la pyrolyse des polyoléfines, le polyéthylène (PE) et le polypropylène (PP), en raison de leur forte présence dans les déchets plastiques municipaux. L’influence de la zéolithe Ultrastable Y (USY) sur la pyrolyse du PP et du PE, récupérés d’une déchèterie, a été étudiée par une analyse thermogravimétrique (ATG) puis sur un réacteur en batch à lit fixe et un réacteur continu. L’étude cinétique dedécomposition thermique des mélanges de PP et de PE a été réalisée, les paramètres cinétiques ont été déterminés et les interactions entre les différents composants du mélange ont été analysées. La quantité de zéolithe a été optimisée et le rapport catalyseur/plastique de 1:10 a été adopté durant les essais expérimentaux. L’utilisation de l’USY comme catalyseur a conduit à une distribution plus ciblée de composés et des temps de réaction plus courts. Les liquides de pyrolyse obtenus ont été séparés en différentes fractions de carburants compatibles avec les normes Européennes EN 590 et EN 228. Afin de réduire le coût de production de ces carburants, une étude de régénération du catalyseur a été menée et a montré que son niveau d’activité a diminué au bout de 14 cycles de régénération. A la fin de la thèse, un bilan d’énergie et de masse du procédé a été effectué puis les perspectives d’amélioration sont présentées afin de transposer l’étude à l’échelle industrielle.
La thèse porte sur l’étude de la morphologie et des différentes propriétés thermiques, mécaniques et barrières à la vapeur d’eau des nanobiocomposites à base de poly acide lactique (pla). La première partie est consacrée au greffage de l’anhydride maléique (am) sur le poly acide lactique plagma et à la mise en oeuvre de nanobiocomposites pla/cloisites, plagma/cloisites et pla/plagma/cloisites en utilisant deux cloisites® différentes (c20a et c30b), préparés par voie fondue. Au travers des différentes techniques utilisées, les résultats révèlent que les nanobiocomposites pla/cloisites élaborés se caractérisent par une morphologie mixte intercalée-exfoliée. L’ensemble des échantillons élaborés indiquent une meilleure dispersion de la cloisite apolaire c20a en présence de l’anhydride maléique et la réagrégation de la cloisite polaire c30b et par conséquent, l’amélioration à la fois des propriétés mécaniques et barrières à la vapeur d’eau des nanobiocomposites à base de la c20a. La seconde partie traite l’influence des groupements fonctionnels d’oxyde de graphène synthetisé au laboratoire et de graphène fonctionnalisé époxy commercialisé et fournit par nanovia (france) sur la dispersion des nanofeuillets de graphène au sein de la matrice pla, en présence ou en absence du compatibilisant plagma. L’étude révèle que la présence du compatibilisant améliore la dispersion de deux nanocharges étudiées. Le maximum des performances rhéologiques indiquant la meilleure dispersion de la nanocharge est enregistré pour une faible quantité d’oxyde de graphène possédant plus de groupements fonctionnels contenant l’atome d’oxygène. Les propriétés thermiques et barrières ont été considérablement améliorées avec l’incorporation des deux nanocharges et en présence de l’agent compatibilisant plagma. L’étude montre aussi que les propriétés mécaniques en traction des nanobiocomposites à base de graphène fonctionnalisé époxy (gfe) ont été améliorées en présence du plagma.
