Colloque

Diffusion à l'interface polymère-polymère analysée par ATR pour un mélange miscible

Sébastien Vaudreuil

R. Levesque

M. Bousmina

S Kaliaguine

Membre a labase

Sébastien Vaudreuil

Résumé du colloque

Grâce à la spectroscopie infrarouge par Réflexion Totale Atténuée (RTA), il est possible d'observer in situ la diffusion à l'interface polymère/polymère. Cette technique a été employée afin de déterminer le coefficient d'interdiffusion pour le mélange polystyrène/poly(vinyl méthyl éther) [PS/PVME]. Les expériences ont été réalisées sur 13 échantillons de PS avec des masses moléculaires de part et d'autre de la masse critique d'enchevêtrement (Mc). Dix PS ont une distribution de masse étroite alors que trois autres sont des polymères commerciaux. Les mesures de la diffusion ont été réalisées au-dessus et en dessous de la température de transition vitreuse (Tg) du PS. Les bandes d'absorption situées à 2820 cm-1 pour le PVME et à 2850 et 3025 cm-1 pour le PS ont été utilisées comme sonde pour suivre l'évolution dans le temps de la diffusion entre les deux polymères mis en contact en structure sandwich. Les profils expérimentaux de diffusion ont été décrits par l'utilisation d'une combinaison linéaire du modèle de diffusion fickien et du modèle de relaxation de type Cas-II. Les valeurs du coefficient de diffusion mutuelle ainsi obtenus sont tracés en fonction de la masse sur la figure 1. Nos résultats expérimentaux montrent que le modèle fickien ne peut à lui seul expliquer le front de diffusion à l'interface du système PS/PVME aussi bien à l'état vitreux ou caoutchoutique du PS, contrairement à ce qui est rapporté dans la littérature classique. Pour les masse moléculaires supérieures à Mc, le coefficient de diffusion varie selon D µ M-1.1 aussi bien à 85 qu'à 105°C. Cette loi d'échelle suit plutôt les prédictions de la théorie de reptation (homopolymères) que celle prédit par les modèles qui traitent de la diffusion. À un interface non symétrique A/B, avec des transitions vitreuse très différentes, le processus de diffusion n'est pas régit par le mécanisme classique de diffusion Fickienne. On observera au contraire une migration progressive du polymère le plus rapide à l'intérieur du réseau enchevêtré du polymère le plus lent. Ceci entraîne un déplacement de l'interface initial et un gonflement du polymère matrice (le plus lent). Le réseau initialement dans un état lâche se retrouve ainsi dans un état sous tension. Ce phénomène est d'autant plus important que le polymère se rapproche de son état vitreux. Dans l'état véritablement vitreux, les tensions sont importantes et la contribution Cas II devient prépondérante.

Contexte

Section :

Surfaces/interfaces polymères

Thème du colloque :

Surfaces/interfaces polymères

Hôte : Université Laval

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