Mécanismes élémentaires de plasticité des systèmes polymères amorphes : influence de la modification de la structure macromoléculaire par la chimie « Click »
(Plasticity elementary mechanisms of amorphous polymer systems: influence of the modification of the macromolecular structure by click chemistry)

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Auteur(s):  Laquièvre, Aurélie
Date de soutenance : 12/12/2012
Éditeur(s) : Université Lille1 - Sciences et Technologies 

Langue : Français
Directeur(s) de thèse :  Lefebvre, Jean-Marc ; Woisel, Patrice
Laboratoire : Unité matériaux et transformation (UMET)
Ecole doctorale : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq)

Classification : Chimie, minéralogie, cristallographie
Discipline : Molécules et Matière Condensée
Mots-clés : Craquelures
Bandes de cisaillement
Réaction d'ouverture de cycle azlactone
Matériaux auto-réparants -- Propriétés mécaniques
Polyaddition
Diels-Alder, Réaction de
Déformations (mécanique)

Résumé : Les objectifs de cette thèse portent sur l’élaboration de nouveaux matériaux réticulés réversibles et sur la compréhension de leurs propriétés mécaniques. Pour atteindre ces objectifs, nous avons exploité deux stratégies : la réaction de Diels-Alder (DA) à partir de copolymères parfaitement définis dotés de motifs furanes et la remarquable réactivité des azlactones vis-à-vis des amines. Les copolymères ont été synthétisés par polymérisation radicalaire contrôlée afin d’obtenir des copolymères parfaitement définis fonctionnalisés en chaine latérale. Différents copolymères réticulés ont été préparés via la réaction de DA et caractérisés en termes de température de transition vitreuse et de taux de gonflement. L’étude de leurs propriétés thermiques et viscoélastiques a mis en évidence une influence de la réticulation. Dans un second temps, les propriétés telles que leur réversibilité et leur comportement mécanique ont été étudiées. Nous avons défini l’existence d’une relation entre les mécanismes de plasticité et l’évolution structurale induite. Concernant les copolymères à base d’azlactones, nous avons montré que la nouvelle plateforme polymère était facilement modifiable par une grande variété d’amines primaires permettant d’élaborer de nouveaux matériaux avec des propriétés intéressantes (fluorescent, électroactif…). Les polymères fonctionnalisés ainsi obtenus ont été caractérisés par diverses techniques d’analyses qui ont permis de traduire le caractère quantitatif de la réaction. Enfin, des matériaux réticulés ont également été élaborés par la réaction des motifs azlactones avec un composé diamine.


Résumé (anglais) : The main objectives of this work were the elaborate new reversible crosslinked materials and to get a better understanding of their physical and mechanical properties. Two strategies have been investigated to prepare such materials. The first one consisted in applying to well-defined furan functionalized side-chain copolymers the Diels-Alder (DA) / retroDiels-Alder reactions. The second approach was based on the high reactivity of azlactone units embedding in well-defined copolymer chains toward primary amines. The controlled radical polymerization has been exploited in order to provide an effective way for the control synthesis of the well-defined side-chain functionalized copolymers. Then, various crosslinked materials have been prepared using the DA reaction and characterized to determine their glass transition temperature and their swelling ratio. The study of their thermal and viscoelastic properties highlighted the deep impact of the crosslinking. Then, their reversible and mechanical behaviors were investigated and we observed a correlation between the plastic deformation mechanisms and the induced structural evolution. Concerning the azlactone based copolymer, we have shown that this new polymeric platform could be efficiently modified by various primary amines, affording new materials with interesting properties (fluorescence, electroactive,…). The ring-opening reactions of azlactone functionalized copolymers were fully characterized proving the quantitative character of this reaction. Endly, crosslinked materials have been also elaborated by treating the azlactone copolymer with a diamino component.


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