Dissertations / Theses on the topic 'Interface plastique'

De nouvelles perspectives d’utilisation des systèmes interactifs se sont ouvertes grâce à l’évolution à tous les niveaux des moyens de communication, et aux progrès technologiques conduisant en particulier à de nouveaux terminaux de travail mobiles. L’informatique pervasive laisse envisager une nouvelle génération de systèmes interactifs, et nécessite de nouvelles modalités d’interaction homme-machine. Les systèmes interactifs doivent désormais s’adapter à leur contexte d’usage, en préservant leur utilisabilité, sans besoin de re-conception et ré-implémentation coûteuses. Des recherches portent sur de nouveaux types d’IHM, qu’elles soient dites sensibles au contexte, ou encore plastiques avec différentes capacités d’intégration de la notion de plasticité. Cependant, dans la plupart des méthodes, l’adaptation est statiquement prédéfinie par le concepteur à la conception. Ensuite, lors d’une nécessité d’adaptation suite à un changement contextuel, l’IHM doit être renvoyée en phase de conception. De plus, la possibilité d’évaluer la qualité de l’adaptation à l'exécution est souvent absente. Nous nous intéressons dans le cadre de la thèse aux interfaces homme-machine ayant la capacité de s’adapter de manière dynamique à leur contexte d’usage en prenant en compte les changements contextuels sans nécessité de retour à la conception. Dans ce courant de recherche et en partant du concept d’IHM plastique, notre contribution consiste à générer une telle IHM à partir d’un modèle abstrait d’IHM spécifié déjà dans une méthode de spécification et conception de systèmes interactifs et/ou un modèle de tâche. Notre méthode s’appuie sur la notion de patrons de conception. Ceux-ci sont utilisés au niveau du passage à l’interface concrète et pendant l’adaptation. L’architecture du système s’appuie sur une composition basée sur les composants métier. Ceux-ci ont la capacité de changer dynamiquement leur facette de présentation. Ce principe est adopté en tant que solution pour l’adaptation dynamique au contexte d’usage. Notre méthode s’appuie également sur la notion d’apprentissage. L’intégration d’une technique d’apprentissage permet de continuer à développer la base de connaissance du système à l’exécution afin de préserver l’utilité de l’adaptation. La méthode proposée est illustrée sur deux cas d’étude : la première concerne une application nomade de guidage touristique. La seconde est empruntée au domaine de la supervision industrielle
Doors to new prospects of using interactive systems have been opened, thanks to the evolution on all the levels of the communication means, and to technological progress leading in particular to new mobile terminal generation. Pervasive computing lets consider a new interactive system generation, and requires new methods of Human-Computer Interaction. From now on the interactive systems must adapt to the context of use, in order to preserve their usability, without need for expensive redesign and reimplementation. Research works relate to new types of UI (User-Interface) which are known as sensitive to context, in other word plastic, with various capacities of integration of the plasticity notion. However, in the majority of methods, the adaptation is statically predefined by the designer at design time. Then, at the time of a need for adaptation following a contextual change, the UI must be transferred at design phase. Moreover, the possibility of evaluating the adaptation quality at runtime misses often. We are interested, as part of the thesis, in the UI having the capacity to adapt dynamically to the context of use, by taking into account the contextual changes without any need to return to design phase. In this research field, and starting from the plastic UI concept, our contribution consists in generating such UI starting from an abstract UI model specified already in an interactive systems specification and design method and/or a task model. Our method is based on the notion of design patterns; those are used during the passage to the concrete UI and during the adaptation. The system architecture is supported by a composition based on business components; those have the capacity to change their presentation facet dynamically. This principle is adopted as a solution for the dynamic adaptation to the context of use. Our method is also based on the notion of machine learning. The integration of a technique of machine learning allows continuing to develop the knowledge base of the system at runtime, in order to preserve the utility of the adaptation. The suggested method is illustrated on two cases of study: the first relates to a nomadic application of guidance touristic. Second is borrowed from the industrial supervision domain

Cette thèse propose de s’appuyer sur le concept d’enveloppe pour aborder la création contemporaine, notamment dans les domaines de la sculpture et des arts textiles, depuis les années 1960. Ce mot sert de fil conducteur à une pratique plastique en même temps qu’à une réflexion théorique, l’une et l’autre dialoguant et se développant de concert. Ainsi, tout au long du texte viennent s’intercaler les images d’un travail personnel qui cherche à entrer en résonance avec les œuvres des nombreux artistes que nous analysons.Dans un premier temps, nous cherchons à définir les caractéristiques d’une enveloppe et à trouver comment elles se manifestent. Pour ce faire, nous essayons de créer une typologie des différentes formes d’enveloppe dans l’art contemporain. Trois entrées principales sont proposées : l’emballage, le vêtement et la peau. Ensuite, délaissant le substantif, nous nous attachons à l’adjectif, enveloppant et au verbe, envelopper, qui nous permettent d’envisager l’enveloppe non plus de manière figée, mais comme une matière souple, évolutive, ou bien comme un mouvement d’enroulement répété qui anime la pratique de certains artistes. Le concept d’enveloppe devient quelque chose d’ouvert, un point d’appui pour penser les processus créatifs. L’idée d’une œuvre-enveloppe est alors le moyen de ne plus considérer l’œuvre plastique uniquement sous la forme d’un objet fini, isolé. Elle offre, au contraire, la possibilité de la percevoir comme une paroi vibrante qui serait une interface entre l’artiste, sa perception singulière du monde, et une matière, de même, qu’entre cette matière transformée et un spectateur, n’existant que par et pour leur rencontre
This thesis will approach contemporary creation – with a focus on sculpture and fiber arts from the ‘60s onwards – through the French concept of the enveloppe. This concept is the red thread that binds together the material aspect of an artistic practice together with the rhetorical thinking behind it. Thus, this text is intertwined with images from the author’s personal practice, echoing the numerous other artist’s works that we be analysed as this reflexion develops.In a first part, we will aim at defining the characteristics of an enveloppe together with the mechanisms of its manifestation. For that purpose, we intend to create a typology of the various forms an enveloppe takes in contemporary arts. We will suggest three main to categorise these types: the packaging, the cloth and the skin. Then, leaving behind the substantive, we will attach ourselves to the adjective ‘enveloping’ and the verb ‘to envelop’, allowing us to approach the envelope not only as a still object, but also as a versatile, evolving material, or as a movement of repeated enrolment as used in some artists’ practice. The concept of enveloppe therefore opens up to become a starting point for the creative process. Consequently, the idea of an ‘enveloppe-artwork’ not only allows us to consider the physical artwork as a finished and isolated object, but also offers the possibility to perceive it as a vibrant wall, an interface between the artist – his/her singular perception of the world – and a material, a substance; between the transformed material and the viewer, existing only from and through their encounter

Cette thèse s'inscrit dans le domaine de l'interaction homme-machine (IHM) et s'intéresse à l'adaptation dynamique des systèmes interactifs dans le cadre de l'informatique ubiquitaire. Dans ce cadre, les interfaces utilisateurs doivent devenir plastiques, c'est-à-dire être capables de s'adapter ou d'être adaptées au contexte de l'interaction tout en préservant leur utilisabilité. L'objectif de cette thèse est de comprendre la problématique de la plasticité des IHM à l'exécution et de la traiter sous l'angle du génie logiciel. L'étude de cette problématique montre qu'un système interactif plastique est un logiciel réparti, reconfigurable dynamiquement et constitué d'entités logicielles hétérogènes. Or, aucune proposition de l'état de l'art des systèmes interactifs plastiques ne couvre totalement l'espace problème de la plasticité à l'exécution. De même, aucune solution du génie logiciel pour la construction de logiciels répartis reconfigurables dynamiquement ne prend en compte les spécificités des IHM plastiques. Cette thèse propose une décomposition logicielle de référence qui identifie l'ensemble des fonctions nécessaires à la plasticité des systèmes interactifs, ainsi qu'Ethylene, un modèle à composants dynamiques issu d'une combinaison des approches à composants et à services. Ethylene est conçu pour répondre aux spécificités de l'IHM, et permet de constituer dynamiquement des assemblages reconfigurables de composants IHM de nature hétérogène. Enfin, un langage XML et un cadre de développement incarnent le modèle Ethylene sur un plan technique.

Une modélisation de la courbure d'une dalle bicouche armée est présentée. La première couche est formée d'un matériau armé stable en voile de verre, à comportement élastique linéaire. La seconde est une couche en "matières plastiques" à base de FVC, dont le comportement est viscoélastique. L'instabilité de la structure est due au retrait induit dans la couche viscoélastique après la fabrication. Le modèle utilisé est le Modèle Multiphasique des Matériaux Multicouches appelé "modèle M4". Il propose une modélisation alternative des structures multicouches, par rapport aux deux grands courants, bidimensionnels et tridimensionnels. Une solution analytique, à coût numérique réduit, est proposée. Le comportement de la couche viscoélastique est identifié à un modèle de Zener. Les différentes caractéristiques du modèle sont déterminées, en se basant sur des séries d'essais expérimentaux simples, inspirés par le comportement réel du matériau. Le problème à résoudre est donc celui de l'évolution de la géométrie de ce bicouche (Elastique - Viscoélastique) avec le temps, ainsi que le rôle de chaque paramètre dans cette évolution.

Cette thèse est à la jointure de deux domaines que sont la multimodalité et la plasticité des interfaces. La multimodalité consiste à pouvoir accéder à un système simultanément au travers de diff´erents modes de communication. La mise en place de telles infrastructures est r´eputée être difficile à cause de la diversité, technique comme fonctionnelle, des périphériques pouvant s’y connecter. Tout autrement, la plasticité consiste à d´efinir de manière abstraite une seule interface qui sera ensuite transformée vers différents formats, en fonctions de critères prédéfinis. Même si ces deux domaines ont été très étudiés par le passé, personne n’a pour l’instant utilisé la plasticité pour faciliter la conception et le développement de services multimodaux. Le travail r´ealisé durant cette thèse a étébde réfléchir, concevoir et mettre en place une telle plateforme. Cette thèse se décompose en trois parties. La première partie d´ecrit l’existant au d´ebut de la thèse. Nous retraçons en particulier l’´etat de l’art des deux domaines que nous utilisons par la suite. Nous évoquons aussi l’architecture de la plateforme PMX précédemment d´eveloppée et dont nous réutilisons certains de ces concepts. La seconde partie traite de la r´eflexion menée tout au long de nos travaux, et qui nous a amené à développer successivement deux plateformes multimodales. Nous expliquons en d´etails les raisons et les enjeux nous ayant poussés à effectuer des améliorations de l’existant. La dernière partie présente la validation et la concrétisation de nos travaux au travers des différents services mis en place et expérimentés, ainsi que des débouchés industriels actuellement en cours de transfert
This thesis brings together two research domains, namely multimodality and plasticity of interfaces. Multimodality allows for the accessing of a system simultaneously through different modes of communication. The realization of such infrastructure is difficult because of the technical and functional diversity of the devices that may be connected. Plasticity defines abstract interfaces that are then converted to different formats. Although these two domains have been studied extensively in the past, no one has, to date, used plasticity to facilitate the design and the development of multimodal services. The work carried out during this thesis was to think through, design, and implement such a platform. This thesis is divided into three parts. The first part describes the existing technology at the beginning of the thesis period. More precisely, we present the state of the art of the two domains. We also discuss the architecture of the PMX platform previously developed and from which we reuse some concepts. The second part deals with our reasoning throughout this study. We have developed two successive multimodal platforms, and we explain in detail the reasons and the issues that have pushed us to improve upon the existing technology. The final section presents the validation and implementation of our work through the different services we have developed and experimented. The market opportunities currently being transferred are also presented

Le pisé est une technique constructive vernaculaire consistant à compacter successivement des couches de terre humide entre des coffrages. Cette technique, présente dans le monde entier, l'est en particulier en France dans la région Auvergne-Rhône-Alpes. Comme il n'existe pas de réglementation attachée à cette technique constructive, il est très difficile pour des propriétaires de réparer leur bien. Le développement de cette technique pour de nouveaux projets souffre aussi de cette absence alors qu'elle répond à certains enjeux posés par le Développement Durable. Le travail présenté ici fait partie intégrante du projet national PRIMATERRE dédié à l'étude des constructions impliquant de la terre. Une loi de comportement élasto-plastique est développée dans ce travail pour modéliser le comportement du pisé. Elle s'appuie sur une approche hiérarchisée de la modélisation en lien avec le nombre d'essais disponibles pour identifier les paramètres de modèle mais aussi en lien avec la complexité de phénomènes à prendre en compte. Ce modèle s'inspire d'un modèle pré-existant, CJS, développé en géotechnique pour modéliser le comportement mécanique des matériaux granulaires. Une adaptation s'est imposée pour prendre en compte les spécificités du comportement mécanique du pisé qui possède de nombreuses similitudes avec celui des matériaux quasi-fragiles. Deux niveaux de modélisation pour le modèle de comportement appelé CJS-RE sont présentés, pouvant être utilisés dans un contexte de sollicitation monotone. Le premier niveau CJS-RE1 est un modèle élastique parfaitement plastique alors que le second niveau CJS-RE2 est un modèle élasto-plastique à écrouissage isotrope. Deux mécanismes de déformation plastique sont présents, l'un lié aux phénomènes purement déviatoires et l'autre aux phénomènes de traction. La validation du modèle a été entreprise sur la base de la simulation d'essais en laboratoire de compression diagonale et de chargement latéral (pushover) sur des murets, issus de la littérature. Le niveau CJS-RE1 a été capable de capturer les phénomènes essentiels issus de ces deux tests et peut être utilisé comme une première approches des problèmes. Le niveau CJS-RE2 a permis de retrouver plus précisément le comportement non linéaire du pisé sur une large gamme de déformations, que ce soit dans l'essai de compression diagonale ou dans le pushover. Enfin, la prise en compte d'interfaces entre les couches dans la modélisation semble constituer une approche surdimensionnée lorsque seule la résistance d'un système constitué en pisé est recherchée. Cependant, parce qu'elles apportent une certaine ductilité au système dans la modélisation, elles peuvent être utilisées lorsque des résultats plus détaillés sont attendus
Rammed earth is a vernacular building technique consisting in compacting successively layers of moist earth within formworks. This technique is present worldwide and in particular in the region Auvergne-Rhône-Alpes in France. As no regulation exists for rammed earth structures in France, the owners of such structures are helpless at the time when repairing damages appearing in any aging heritage structures. Moreover, this lack of regulation tends to slow down the development of such a constructive solution in new projects though this technique answers many of the issues raised by the sustainable development. The work presented herein is part of the national research project PRIMATERRE devoted to the study of construction building involving earth. Herein, an elasto-plastic constitutive law is developed for modeling the behavior of rammed earth. It is based on a hierarchical approach of the modeling in relation to the information available to identify the set of model parameters and the refinement of phenomena to be modelled. This model was adapted from a pre-existing CJS model used in advanced foundation engineering for the modelling of granular soils. The necessary adaptation of some mechanisms of the model in the context of rammed earth material which holds the characteristics of a quasi-brittle material is highlighted. Two levels for the model denoted CJS-RE which can be used in the context of monotonous loadings are presented herein. The first level is a simple elastic perfectly plastic model (CJS-RE1) and the second model is an elasto-plastic model with an isotropic hardening (CJS-RE2). Two mechanisms of plastic deformation are involved, one related to purely deviatoric phenomena and one related to tensile phenomena. The validation of the model was performed based on different sets of actual tests including diagonal compression tests and pushover tests on wallets. The simple elasto-plastic model CJS-RE1 was able to capture some basic features for these two tests and may be used for a first estimate of the system resistance. The more sophisticated model CJS-RE2 was found better to retrieve the nonlinear behavior of rammed earth over a larger range of deformations throughout both a diagonal compression test and a pushover test. Finally, the modelling of interfaces between layers of earth seems oversized when the resistance of the system is investigated. However, since they may influence the simulated ductility of the system, they may be used to model the behavior of rammed earth system more precisely

La maintenance, la réparation et le renforcement de murs en maçonnerie par matériaux composites collés nécessitent le développement de méthodes et techniques d'évaluation de l'aptitude au service et de requalification tant pour leur restauration fonctionnelle que pour leur adaptation à de nouvelles contraintes (évolution du zonage sismique par exemple). Le présent travail de thèse a pour objectif de proposer un outil d'évaluation par calcul de l'état limite ultime de murs en maçonnerie, renforcés par composites collés, chargés dans leur plan.Les travaux effectués concernent la modélisation par homogénéisation de murs en maçonnerie et une campagne expérimentale de caractérisation du transfert de charge entre un renfort en tissu de fibres de carbone et un support en blocs creux de béton par le biais d'un joint de colle. Pour modéliser la résistance des murs maçonnés, nous proposons une loi élastique parfaitement plastique pour le comportement dans le plan d'une maçonnerie constituée de blocs liés par des joints de mortier. Le convexe de plasticité est obtenu par une technique d'homogénéisation périodique qui prend en compte la nature tridimensionnelle de la cellule de base. On obtient alors un convexe limité par plusieurs surfaces de charge. Un algorithme numérique original est ensuite proposé et programmé dans le logiciel aux Eléments Finis ABAQUS. Des simulations numériques utilisant le module développé sont présentées

Microstructure et proprietesmecaniques de composites unidirectionnelles polyetherethercetone/ fibres carbone, sulfure de polyphenylene/fibres de carbone et polyetherimide/fibre de carbone. Influence de temps rapide, refroidissement lent etc. Essais mecaniques. Cohesion interne. Mise en evidence d'une phase "transcristalline". Modelisation du comportement viscolastique

L’observation des productions actuelles fait apparaitre une tendance à l’hybridation des disciplines. Ce constat touche en particulier un type de pratique design, qui s’oriente de plus en plus vers la conception d’objets en petites séries ou en pièces uniques, interrogeant le rapport de l’usager aux espaces familiers et plus spécifiquement à la sphère intime. Bien que la plupart des designers refusent le rapprochement de leur travail avec les Arts Plastiques, il n’en demeure pas moins que certains d’entre eux adoptent des démarches analogues à celles des plasticiens. La formulation de cette hypothèse interroge la validité des catégories en vigueur et la légitimité des lois qui président à leur constitution. Par ailleurs, la production des designers qui intègrent une démarche similaire à celles des artistes se construit sur un mode évolutif, faisant croître l’objet vers l’installation, une forme de pénétrable que peut expérimenter le spectateur/usager. Il suffit d’examiner les variations d’échelles et la répétition modulaire créant une architecture mouvante chez Ronan et Erwan Bouroullec pour comprendre les glissements opérés entre l’unité et l’environnement qu’elle construit. La manipulation des échelles questionne, au cœur de l’espace même (qu’il s’agisse du cadre institutionnel de l’exposition ou de la sphère personnelle de chaque individu), la classification des objets, ainsi que leur hiérarchisation. Ces problématiques sont propres à un type de pratique, dont la poïétique use du détournement des produits de la nature et, notamment, des trois règnes animal, végétal et minéral. La transposition de pratiques naturalistes visant à établir un dépaysement par l’objet (au sens d’un déplacement hors d’un contexte habituel) découle d’une réflexion autour des modalités de l’hybridation. Ainsi, lorsqu’on se penche sur les textes jalonnant l’histoire naturelle et, en particulier sur ceux traitant des problématiques de classification, d’Aristote à Pline l’Ancien, en passant par la nomenclature de Carl von Linné, on remarque la récurrence (ou « survivance » pour reprendre la formule initiée par Georges Didi-Huberman), d’éléments situés dans l’entre-deux. Ces « types », que nous pouvons qualifier d’« aléatoires » révèlent un déplacement constant de la norme et questionnent la détermination du monstre. À partir de quel moment pouvons-nous juger du caractère anormal de tel élément ? N’existe-t’il pas des objets, qui, tout en présentant tous les « symptômes » du monstre coïncident malgré tout avec les modèles établis ? L’analyse des pratiques actuelles convoquant des démarches de création à la croisée des Arts Plastiques et du design révèle une influence profonde de ce type de fabrique pour un imaginaire scientifique, qui prend sa source dans le theatrum mundi des cabinets de curiosités. D’ailleurs, on observe, depuis le début des années 1990 (et surtout suite à la constitution de la collection d’art contemporain Curios & Mirabilia par Jean-Hubert Martin en 1993, visant à confronter un lieu chargé d’histoire, le château d’Oiron à la production d’artistes divers) une recrudescence des expositions empruntant la forme des cabinets de curiosités, afin de susciter un intérêt renouvelé pour l’objet d’art et en particulier les échos foisonnants entre les artefacts (œuvres et objets d’art, même s’ils prennent l’apparence d’installation) et l’univers poétique de la nature, manifestation viscérale d’un retour aux origines. Ainsi, l’emprunt symbolique de la figure des « zoophytes » ou plantes-animaux, mentionnés dans les traités d’histoire naturelle les plus anciens nous permet d’interroger la transversalité des pratiques artistiques qui cherchent à provoquer un décloisonnement des disciplines, en faisant de l’objet une entité située à la croisée des démarches de création
The observation of the actual artistic productions shows a trend towards a hybridization of disciplines. This statement concerns particularly a type of design practices which is increasingly shifting towards objects manufactured in small quantity, even in unique pieces questioning the relations between the users and their familiar spaces and more specifically their intimate sphere. Even though most designers reject the comparison of their production with plastic arts, we can see that some of them have adopted approaches similar to those of plasticians. The formulation of this hypothesis brings up the questions of the validity of classifications and the legitimacy of the laws presiding to their constitution. Furthermore, the production of designers who integrate similar approaches to those of artists is built on an evolutive mode, the object being developed towards art installation, a form of penetrability a spectator/user can experience. By examining the scales variations and the modular repetition creating a fluid architecture in Ronan and Erwan Bouroullec design, we can understand the shifts operated between the piece and the environment it builds. Scales manipulation questions at the heart of the space itself the established objects classifications as well as their hierarchization (in domestic space and in exhibitions too).These issues are specific to a type of practice, which the poetic uses, of diverted natural products and especially the three systems : vegetal, animal and mineral. The transposition of naturalistic practices aiming at bringing a change through the object ( in the sense of placing it out of the usual context ) derives from considerations around the processes of hybridization. Thus, when one looks at natural history writings, and, in particular, those of Aristotle, Pliny the Elder or the nomenclature of Carl von Linné, we notice the recurrence ( or” survivance” to use the expression initiated by Georges Didi- Huberman) of elements located in an in-between space. Those types that we can describe as “random practices” reveal a constant displacement of the norms and question the determination of the monster. At which moment, can we designate an element as being abnormal? Aren’t there objects which, while presenting all the characteristics of the monster, coincide nonetheless with established models ? The analysis of actual practices standing at a crossroad between plastic arts and design reveals a profound influence from this type of process for a scientific imaginary inspired by the theatrum mundi of the curiosities cabinets. Moreover, we can observe since the beginning of the 1990ies (in particular, following the constitution of the contemporary art collection “Curios & Mirabilia” by Hubert Martin, aiming at confronting a place charged with history , Oiron Castle, to the production of various artists) a resurgence of exhibitions using curio cabinets forms. The aim is to renew the interest in artifacts and especially the relations of those manufactured objects and the poetic universe of nature, a manifestation of visceral attachment to primitive origins. Thus, the symbolic use of the figure of “zoophytes” or animal-plants, mentioned in the most ancient natural history treaties helps to show the transversality of artistic practices trying to dismantle the partitions between disciplines by placing the object as an entity at the crossroad between the creation processes. Through artists, designers and actors of institutions interviews, we can identify too major types of practices inscribed in a fertile prolongation of nature : a type of art which uses the formal aspects of flora and fauna to create a common vocabulary for art and design, alongside with a type of production transposing natural mechanisms which become creation protocols applied to the conception of objects

Ce travail de thèse a consisté à améliorer certaines propriétés de revêtements fonctionnels à base de polychlorure de vinyle (PVC) plastifié et de polyamide-imide (PAI) par incorporation de nanocharges inorganiques préformées, lamellaires ou divisées. La compatibilisation des nanocharges avec la matrice dans laquelle elles ont été incorporées s’est avérée indispensable pour obtenir des films nanocomposites avec une distribution homogène et un état de dispersion le plus fin possible. Différentes stratégies de compatibilisation ont été étudiées, comme la physisorption, la chimisorption, l’intercalation ou encore la chélation d’agents compatibilisants judicieusement choisis et adaptés à chacun des systèmes. Les nouvelles nanocharges ainsi modifiées ont été caractérisées en vue de leur introduction dans la matrice. Les films nanocomposites « compatibilisés » ont été élaborés en voie solvant et/ou par polymérisation in-situ, suivie d’une gélification physique pour le PVC ou d’une réticulation chimique pour le PAI. La caractérisation morphologique des films, réalisée par DRX et MEB/MET, ainsi que les propriétés thermiques et thermomécaniques des films, évaluées par ATG, DSC et DMA, mettent en évidence l’importance de deux paramètres : la chimie de surface des nanocharges, à l’origine des interactions interfaciales nanocharge/polymère, et le procédé d’élaboration du nanocomposite
This study aims at improving some properties of functional PVC- and PAI- based coatings by adding preformed inorganic lamellar or spherical nanofillers. The compatibilization of nanofiller with the polymer matrix in which they are introduced, is required in order to obtain nanocomposite films with an homogeneous distribution and a dispersion state as fine as possible. Different compatibilization strategies, well-suited for each system, have been studied: compatibilizer physisorption, chemisorption, intercalation or chelation. The new modified nanofillers have been characterized before their introduction into the matrix. Various strategies have been considered to obtain the “compatibilized” nanocomposite films such as the solution mixing and/or the in-situ polymerization, followed by a physical gelation or curing step for PVC- or PAI-based nanocomposites, respectively. The morphological characterization of the films, through XRD and SEM/TEM analysis, and the thermal and thermomecanical properties, evaluated by TGA, DSC and DMA, underlined the importance of two parameters: the nanofiller surface chemistry, responsible for the nanofiller/polymer interfacial interactions, and the elaboration process of the nanocomposite

Une operation d'enduction concerne le revetement en continu d'une surface solide par un liquide et se retrouve dans de nombreux secteurs de l'industrie (papier, plastique, textile non tisse, emballage, magnetique, photographie). L'interet porte par les scientifiques sur le sujet n'est pas nouveau mais force est de constater que le savoir faire technologique a jusqu'a present devance la comprehension physique pour le developpement des nombreux outils d'enduction existants. Celle-ci se heurte a deux problemes majeurs: la presence de surfaces libres et le contact du liquide avec la surface du substrat solide. Le probleme des surfaces libres a ete resolu recemment dans la plupart des configurations a l'aide de methodes numeriques evoluees. L'intersection de l'interface liquide-air par la surface solide, au moment du contact avec le substrat, demeure, quant a elle, un probleme incompletement resolu. Il releve a la fois de la physique microscopique de l'etalement de goutte et de la mecanique des fluides macroscopique. D'un point de vue de mecanicien, l'analyse de l'ecoulement du liquide au voisinage du contact avec le substrat se heurte a deux difficultes: la singularite de la ligne triple (valeur infinie du taux de cisaillement au contact) et l'indetermination sur la valeur reelle de l'angle de contact dynamique. L'enduction a haute vitesse a revele un nouveau phenomene qui perturbe la phase de contact: l'entrainement d'air. En se placant resolument dans une situation ou une lame d'air est entrainee sous le film liquide, le contact n'est alors qu'apparent et un modele complet d'ecoulement d'air est propose. Ce modele conduit a la prediction de l'epaisseur de la lame d'air susceptible d'etre entrainee, en fonction des differents parametres du procede. Nous montrons alors comment la prise en compte de cette lame d'air permet de s'affranchir du probleme de la ligne triple et de l'angle de contact dynamique. Nous appliquons ensuite le modele au cas de la fabrication de films plastique. Un prototype d'aide au contact, concu sur la base des calculs, permet de verifier experimentalement la validite des simulations. Enfin, l'influence sur le refroidissement du film par la surface solide, de la lame d'air piegee au contact, est evaluee dans le cas particulier du cast-film

Dans le but de connaître l'impact de l'ensimage sur la nature et les propriétés de l'interphase d'un composite cyanate/fibre de verre D, quatre types d'échantillons ont été réalisés : une série de trois composites mis en œuvre par moulage au sac et qui différent par l'absence ou la présence d'ensimage (avec ou partiellement extrait), et des échantillons de résine seule. L'analyse mécanique dynamique a été choisie pour étudier ces composites. Les relaxations mécaniques, notamment la relaxation principale associée à la Tg de la résine, sont largement modifiées par l'état de l'interphase. Une étude approfondie de cette transition nous permet d'émettre des hypothèses sur la formation et la nature de l'interphase pour ce système. Ces résultats sont corroborés par des analyses complémentaires (microscopie infrarouge, microanalyse thermique. . . ). Enfin, des vieillissements ont été réalisés sur les composites et la résine afin de caractériser plus finement cette interphase
With the view to know sizing impact on interphase nature and properties of a cyanate/D glass fibre composite, four types of samples were achieved : a series of three composites, processed by vacuum moulding and which differ by absence or presence of sizing (with or partially extracted), and resin samples. The dynamic mechanical analysis was selected to study these composites. Mechanical relaxations, particularly main relaxation associated to resin Tg, are largely modified by the state of the interphase. A elaborate study of this transition enables us to express assumptions on the formation and the nature of the interphase for this system. These results are corroborated by complementary analysis (infra-red microscopy, micro thermal analysis. . . ). Lastly, ageings were realized on the composites and the resin in order to characterize this interphase more finely

L'optimisation fine des structures composites nécessite de mettre en place des outils de modélisation du comportement mécanique de plus en plus sophistiqués et en prenant en compte les spécificités de ces matériaux-structures. Un modèle de type laser-wise est utilisé ici. Il est basé sur les travaux de l'équipe structure hétérogènes de l'UR Navier. Ce modèle comporte 5n champs cinématiques pour un multicouche à n couches et porte le nom "M4-5N". Il approche chaque couche par une plaque de Reissner et intègre des efforts d'interface généralisés. La première version du code d'EF appelé MPFEAP (MultiParticle Finite Element Analysis Program) est enrichie ici par un module dynamique qui permet de calculer des modes propres et un problème d'impact, et par la prise en compte d'interfaces non linéaires ou imparfaite, qui reste une zone frontière entre deux couches mais avec son propre comportement en prenant en compte que les cisaillements transverses et les contraintes normales.

Les travaux de cette thèse concernent des études fondamentales liées à la rhéologie et dynamique des chaines aux interfaces/interphases dans des structures polymères multi- micro et nano-couches obtenues par le procédé de coextrusion. Des couples de matériaux modèles présentant une compatibilisation physique et/ou chimique aux interfaces ont été étudiés. L’objectif ultime consiste en la compréhension des phénomènes multi-physiques et multi-échelles mis en jeu lors de l’élaboration du confinement de ces matériaux. Dans un premier temps, l'influence de «l'interphase diffuse» sur le comportement rhéologique aux échelles micro- et nanométriques a été étudiée. Malgré le caractère compatible du système PVDF/PMMA, ce travail met en évidence que les chaines macromolécules des deux polymères présentent une certaine hétérogénéité locale dans la dynamique spatiale, allant de l’échelle des segments jusqu’à la conformation globale des chaînes. L’étude par spectroscopie diélectrique, montre que cette hétérogénéité est dépendante de la composition de l'interphase. Cette dernière est gouvernée à son tour par la diffusion mutuelle des chaines aux interfaces. Les résultats obtenus ont été analysés et modélisés en se basant sur les concepts de la dynamique moléculaire. La deuxième partie de cette étude porte en l’étude de l’effet d’une interphase diffuse (et ou réactive) sur les propriétés microstructurales, rhéologique et en particulier sur la dynamique moléculaire dans les multi- micro et nano-couches confinés. Les systèmes élaborés ont été analysés à différentes échelles par différents moyens spectroscopiques. L’effet du confinement sur la structure cristalline est mis en exergue. Ces systèmes ont été étudiés sous sollicitations en cisaillement et en élongation en viscoélasticité linéaire (VEL) et non-linéaire (VENL). Des modélisations ont été alors possible et elles étaient établies en se basant sur les mécanismes physiques et physico-chimiques mis en jeu. En concomitance avec cette seconde partie, nous avons démontré que la formation du copolymère greffé au niveau de cette interphase réactive présente une influence sur la dynamique moléculaire aux échelles micro- et nanométriques. Par conséquent, un nouveau processus de relaxation interfaciale diélectrique est démontré. Sa signature est dépendante du temps ouvert à la réaction ainsi que du nombre de couches. Le dernier volet de la thèse a porté sur l'effet du l’ultra-confinement sur les propriétés microstructurales, la dynamique et les propriétés diélectriques à l’état fondu et solide. En outre, des moyens type 2D-WAXS/SAXS, spectroscopie diélectrique multifréquences ont été déployés pour mener à bien ces travaux. Enfin, les résultats de cette thèse présentent une première approche pour le contrôle des propriétés d’interphases dans les structures multinanocouches. Les applications visées sont principalement la plastronique, l’énergie ou l’emballage alimentaire à propriétés Ultra-barrière
Interphase developed at the polymer–polymer interface crucially determines the overall macroscopic properties of multilayered polymers from coextrusion. A better understanding of the interfacial properties involving rheology and dynamics is essential for establishing the processing-structure-property relationship. Therefore, this thesis is focused on a fundamental study of the role of interphase in rheology and dynamics of multicomponent polymers, towards tailoring the interface/interphase in multilayered structures from coexrusion process. The work proceeded from the diffuse interphase in compatible multilayered systems to the reactive interphase in reactive counterparts. Starting with a preliminary study on a model compatible system of PVDF/PMMA blends, we firstly revealed their blending phenomena and physics, involving dynamic heterogeneity in segmental and terminal scales, and locally structural heterogeneity due to the nanoscale interphase. Particularly, the local heterogeneity significantly altered the thermorheological and dynamic behaviours. Based on the findings with blends, we were able to further clarify the effects of interdiffusion and diffuse interphase formation on the structure, rheology and dynamics in compatible multilayered PVDF/PMMA systems fabricated by forced-assembly multilayer coextrusion. The remarkable changes in the rheological and dynamic behaviors of these compatible multilayers were explained in terms of the physical picture for interdiffusion mechanism and physics of diffuse interphase occurring in coextrusion process. Secondly, we incorporated in situ interfacial chemical reaction to multilayered systems based on PVDF-g-MAH/PA6 in comparison to PVDF/PA6 pair, thereby allowing us to probe the generated reactive interphase with graft copolymers from bilayer to multi nanolayers. Influence of interfacial reaction and formed interphase on the resulting macroscopic rheological behaviors and microscopic dynamics were preliminarily elaborated using a stacked model bilayer of PVDF-g-MAH/PA6, by taking into account the factors involving interfacial morphology development, copolymer architecture and reaction extent/time, etc. Based on this preliminary investigation, we further probed the role of interfacial reaction and reactive intephase formation in the coextruded multilayered structures alternating of PVDF-g-MAH/PA6 with the layer thickness varying from micro- to nanoscale. Therein, we investigated systematically the layer architecture/structure, morphology, dielectric properties, charge transport dynamics, and especially the uniaxial extensional rheology of the reactive multilayered polymers in the presence of reactive interphase. Findings obtained in this thesis are aimed at a better understanding of the interfacial properties including rheology, dynamics and dielectric properties, towards controlling the interface/interphase and confinement in multilayered polymers from coextrusion and for their advanced applications

De par ses propriétés thermomécaniques proches des polyoléfines, le poly(butylene succinate)est l’un des polymères biosourcés les plus attractifs pour la substitution de matériaux pétro-sourcés pour des applications automobiles. L’incorporation de fibres de chanvre, via une étape d’extrusion,renforce la matrice et permet de tendre vers les propriétés cibles exigées par les cahiers des charges automobiles pour les applications visées dans cette étude. Afin d’améliorer les propriétés thermomécaniques de ce matériau, trois sujets ont été développés dans cette étude :1- Qualification de l’interface PBS / fibres de chanvre : via une nouvelle méthodologie basée sur l’analyse de la contribution effective des fibres sur la contrainte (CFC) durant une sollicitation mécanique, il est montré que les liaisons hydrogène formées entre le PBSet la fibre influent fortement sur les mécanismes de transfert de charge. Couplée au modèle de Bowyer et Bader, cette approche permet d’identifier les mécanismes d’endommagement de l’interface et de quantifier la contrainte interfaciale (τchanvre/PBS=25,2MPa).2 - Signification du ratio L/D d’une fibre naturelle : au cours des procédés de mises en oeuvre (extrusion et injection), la morphologie d’une fibre végétale évolue et apparait complexe due à la structure branchée engendrée par la fibrillation. A partir d’une nouvelleméthodologie d’analyse d’images spécifiquement développée, il est montré que la fibrillation contribue au renforcement de la matrice au même titre que le défibrage.3 -Synthèse de PBS-co-amides : afin de couvrir les contraintes thermomécaniques exigées,l’introduction de groupements amide dans le PBS est étudiée pour augmenter le point de fusion du polymère. Afin de contourner notamment la réaction parasite de cyclisation entre l’acide succinique et les amines, une stratégie de synthèses multi-étapes de monomères et de poly(ester-amide) est étudiée permettant d’obtenir un PEA de faible masse molaire dont le point de fusion atteint 172°C
With its thermomechanical properties closed to polyolefins, poly(butylene succinate) is one ofthe most interesting bio-based polymers for substitution of oil-based polymers for automotive applications. Addition of hemp fibers, through an extrusion process step, reinforces matrix and enables to fit with the targeted technical profile required by automotive specifications. In order to improve thermomechanical properties, three main topics have been investigated in this study:1 - PBS / hemp fibers interface qualification: through a new methodology based on the analysis of the effective fiber contribution on stress during mechanical solicitation, it was shown that hydrogen bonds between PBS and fibers play a major role in load transfer.Combined with the Bowyer and Bader model, this approach enables to highlight interface damages and to determine the interfacial shear strength (τhemp/PBS=25,2 MPa)2 - Meaning of natural fiber L/D ratio: during processes (extrusion and injection), vegetal fiber morphology changes and becomes complex due to the fibrillated structure. With anew developed image analysis tool, it was shown that fibrillation contributes to matrix einforcement as well as defibering.3 - Synthesis of PBS-co-amide: to reach the targeted thermomechanical performances,introduction of amide groups into PBS was studied to increase the melting point. In order to avoid the cyclic imide formation between succinic acid and amines, synthesis of monomers and poly(ester amide) were studied through a multistep strategy, enabling to get low molecular weight PEA with melting temperature around 172°C

L’optimisation des performances des polymères chargés de nanoparticules nécessite de comprendre les relations entre procédé, matrice et particules. Des profilés de polypropylène renforcés par six types de carbonates de calcium précipités sont extrudés, en faisant varier les conditions de mise en œuvre : taux de charge, température, vitesse de vis, surfactant. La morphologie des agglomérats de particules est déterminée par l’analyse d’images obtenues en microscopie électronique à balayage. L’originalité de la méthode consiste en une prise d’images à différents grossissements de la section des profilés pour obtenir la répartition globale en taille des inclusions. La distribution en taille suit une loi Log-Normal et trois paramètres sont utilisés pour la caractériser quantitativement : le diamètre médian, le coefficient d’asymétrie et la distance interparticulaire. L’évolution des propriétés des différents matériaux tant au niveau du comportement rhéologique, thermodynamique que mécanique est étudiée en fonction de la morphologie et de la distribution des particules. Il ressort que le taux de charge utilisé classiquement n’est pas suffisant pour décrire le comportement des polymères chargés. De plus, à l’interface polymère/charge, la formation d’une couche perturbée de polymère dite « interphase » apparaît ; cette interphase dépend de la morphologie des agglomérats et des interactions entre particules et matrice. Le renforcement provient donc de la qualité de la dispersion des particules et de la synergie entre les inclusions et la matrice.

La mondialisation du commerce alimentaire et les changements des modes de consommation présentent de nouveaux défis majeurs en sécurité alimentaire. La mise au point d’emballages alimentaires actifs, par adsorption de peptides antimicrobiens sur des matériaux, est une approche innovante et proactive pour améliorer la sécurité, la qualité et la durée de vie des produits emballés. L’adsorption de peptides en surface et l’activité antimicrobienne des supports fonctionnalisés dépendent principalement des propriétés de surface, des traitements de surface permettant de modifier ces propriétés et des interactions peptides-matériaux-bactéries. Dans cette thèse, le choix de l’agent antimicrobien s’est porté sur la nisine, bactériocine à activité antilisteria, produite par des souches de Lactococcus lactis subsp. Lactis. L’emballage choisi était le polyéthylène à basse densité, un support fréquemment utilisé dans le secteur agro-alimentaire. Plusieurs procédés de traitements plasma froid ont été mis au point pour développer des surfaces présentant des caractéristiques différentes et des fonctionnalités spécifiques nécessaires à l’étude des mécanismes d’adsorption. Des techniques physico-chimiques de caractérisation ont permis d’une part, de mettre en évidence la fonctionnalisation des supports par les traitements de surface et par la nisine et d’autre part, d’étudier les interactions aux interfaces. L’étude antimicrobienne a été menée pour comparer et confirmer l’activité antimicrobienne des différents emballages traités. Ces analyses ont également été effectués contre des pathogènes alimentaires et à basse température pour évaluer une possible application industrielle de ces emballages
The globalization of food trade and changes in lifestyles present new major challenges for food safety. Setting up active food packaging, via antimicrobial peptides adsorption on materials, is an innovative and proactive approach to improve the safety, quality and shelf-life of packaged foods. Peptides adsorption on surfaces and the antimicrobial activity of the functionalized materials depend mainly on surface properties, on surface treatments allowing the modification of such properties and on the peptides-materials-bacteria interactions. In this thesis, nisin, an antilisterial bacteriocin, produced by Lactococcus lactis subsp. Lactis was used as the antimicrobial agent. The selected packaging was the low density polyethylene, a commonly used packaging in the food sector. Different cold plasma processes were optimized to develop surfaces with various characteristics and specific functionalities needed for the adsorption studies. Physico-chemical surface characterization techniques permitted from one side, to confirm the surface functionalization by surface treatments and by nisin and from another side, to study the surface interactions. The antimicrobial study was undertaken to compare and confirm the antimicrobial activity of the different treated packaging. This work was also carried out against some food pathogens and at refrigeration temperature in order to assess possible future food packaging applications

Le procédé de coextrusion permet de combiner à l’état fondu plusieurs couches de polymères dans une même structure. La compatibilisation des différentes couches est généralement réalisée à l’aide de liants qui réagissent in-situ. Bien que la compatibilisation puisse permettre de réduire ou même supprimer les instabilités macroscopiques d’écoulement, un nouveau défaut qualifié de « granité » peut apparaitre. Très peu de travaux de la littérature traitent les mécanismes gouvernant ce type de défaut. Les phénomènes mis en jeu sont particulièrement complexes puisqu’ils impliquent de façon couplée des phénomènes hydrodynamiques via l’écoulement, la rhéologie des différentes couches et des phénomènes physico-chimiques via la diffusion et la réaction chimique aux interfaces polymère/polymère. Ce mémoire s’articule autour d’une étude multi-échelle du rôle des copolymères aux interfaces sur la stabilité des écoulements stratifiés. L’étude a été réalisée à la fois sur des systèmes non-réactifs et réactifs constitués d’une couche barrière, le polyamide 6 (PA6) ou le poly(éthylène-co-alcool vinylique) (EVOH), avec un polypropylène (PP) ou un polypropylène greffé anhydride maléique (PP-g-AM). Le défaut de « granité » a été mis en évidence en coextrusion. Les paramètres procédé et matériaux influençant son apparition ont été identifiés. Il a pu être différencié des défauts et des instabilités interfaciales généralement rencontrées en coextrusion. Le phénomène de compatibilisation a également été étudié via les caractérisations morphologiques (MET, MEB, AFM) et physico-chimiques (XPS) aux interfaces. Le comportement rhéologique en cisaillement et élongation en viscoélasticité linéaire et non linéaire s’est révélé très sensible à l’effet la présence de copolymères aux interfaces et à leur architecture moléculaire. Cette étude a permis de déterminer les propriétés intrinsèques de l’interface/interphase en fonction du copolymère formé entre le liant et le PA6 ou l’EVOH. Elles ont pu être corrélées aux défauts macroscopiques observés dans les films multicouches coextrudés. La stabilité de ces écoulements stratifiés résulte d’un couplage de phénomènes qui se produisent à différentes échelles : nano (réaction de copolymérisation), micro (interphase) et macro (écoulement dans le procédé)
Several polymers can be combined in one multilayer structure by reactive coextrusion. Tie-layers are often used to compatibilize the adjacent layers and may reduce or suppress the interfacial instabilities and the defects in the multilayer coextrusion flow. However, an additional defect defined as the “grainy” defect can be observed. In the best of our knowledge, no study in literature has been devoted to understand its origin. The phenomena are quite complex due to the coupling of the effects of flow and the physico-chemical mechanisms at the interface. The aim of this work is to understand the relations between the instabilities and the defects encountered in multilayer coextruded films and the role of the copolymer formed in-situ between tie and barrier layers. Polyamide 6 (PA6) and ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH) were used as the barrier layers sandwiched in a polypropylene (PP) with or without a polypropylene grafted maleic anhydride (PP-g-MA) as a tie-layer. The effect of the process parameters and the structure of the polymers on the generation of the “grainy” defect was assessed in correlation with the rheological and the physicochemical properties of the layers. These experiments have shown that this defect appeared mainly in the compatibilized EVOH system and could be distinguished from the usual coextrusion instabilities. The interfacial properties between tie and barrier layers were investigated. The characterization of the interfacial morphology by TEM and AFM highlighted an irregular and rough interface between PP-g-MA and EVOH while a flat interface was observed with PA6 and PP-g-MA. Step shear and startup elongation rheology was shown to be sensitive to the copolymer at the polymer/polymer interface. The study of the interfacial properties highlighted that the copolymer architecture significantly impacts the interfacial roughness and the rheology of the multilayer stuctures. Hence, relations between the relaxation process, the interfacial morphology and the copolymer architecture were established in correlation with the generation of the macroscopic grainy defect in coextrusion

La mobilite des dislocations dans insb non dope a ete etudiee a l'aide de deux techniques experimentales: mesure des pertes d'energie elastique (frottement interieur) et deformation plastique in situ en microscopie electronique en transmission (m. E. T. ). On a concu et realise un appareillage destine a la mesure du frottement interieur sous tres faible contrainte en fonction de la frequence entre 10##4 et 10 hz a des temperatures comprises entre l'ambiante et 1000 k: le pendule de torsion, specialement adapte a la mesure d'eprouvettes tres fragiles, a permis de donner avec une bonne precision l'energie d'activation du deplacement de dislocations vis qui est de (1,27+0,03 ev). Cette energie a ete comparee a celle obtenue en deformant insb in situ en m. E. T. Qui conduit a (1,35+0,1 ev). La comparaison des deux methodes a permis d'estimer l'energie de migration des decrochements (<0,4 ev) et de formation des paires de decrochements (1,2 ev). Ces resultats constituent une base precieuse pour les calculs de structure de cur des dislocations, qui est tres particuliere dans les composes iii-v de nature non centro-symetrique

Cette thèse, qui s’inscrit dans le cadre du projet ANR Eco-Tech TRIPTIC, a eu comme objectif de contribuer au tri industriel en cadence de polymères contenant des traceurs détectables grâce à leurs propriétés en fluorescence X ou UV. Dans un premier temps, étant donné que le coût des traceurs choisis pour l’étude TRIPTIC est assez élevé, nous avons réalisé une étude préliminaire, avec des particules modèles de silice, visant à optimiser la dispersion de charges dans une matrice polypropylène/éthylène propylène rubber (PP/EPR). Nous avons montré que l’extrusion à taux de cisaillement élevé est une technologie efficace permettant une dispersion homogène de charges de tailles micro ou nanométriques. Dans un deuxième temps, après optimisation des conditions de dispersion, nous avons extrapolé nos résultats à la dispersion de particules de traceurs UV dans différentes matrices thermoplastiques. Nous avons montré que la dispersion de 1000 ppm de particules de traceurs, de tailles micrométriques, dans des matrices polypropylènes, en extrusion à haute vitesse (N= 800 rpm), n’a pas d’impact sur les propriétés mécaniques et physico-chimiques des mélanges tracés, ainsi que sur la photo-dégradation sous rayonnement UV. Cette fine dispersion a non seulement permis la conservation des propriétés des polymères tracés mais aussi une bonne détection dynamique, tant en fluorescence X qu’UV, sur un prototype conçu par des partenaires du projet (Pellenc Selective Technologies, CEA-LITT et ENSAM- LCPI). Enfin, nous avons validé l’extrusion à haute vitesse pour compatibiliser des mélanges de polymères ternaires (PP/EPR)/PE (polyéthylène) pouvant correspondre à la valorisation de polymères post-consommation, par exemple dans l’hypothèse où on souhaite recycler (PP/EPR) et PE ensembles. Les propriétés prometteuses des mélanges obtenus doivent leur permettre de trouver des applications dans l’industrie automobile, par exemple. Cette voie est d’un grand intérêt pour les applications industrielles, car elle permet d’envisager des propriétés mécaniques élevées pour les polymères recyclés. Elle ouvre aussi de nouvelles perspectives pour l’élaboration de matériaux allégés, obtenus à partir de matières vierges ou recyclées
This thesis, which is part of the ANR Eco-Tech TRIPTIC project, had the objective of contributing to industrial sorting rate of polymers containing tracers detectable by their fluorescence X or UV properties. At first, given that the cost of tracers selected for TRIPTIC study is quite high, a preliminary study is conducted with models of silica particles to optimize the dispersion of fillers in polypropylene / ethylene-propylene rubber (PP / EPR) matrix. It was found that processing under high shear rate is an effective technology for accomplishing a homogeneous dispersion of micro or nanoscale fillers. In a second step, after optimization of dispersion conditions, our results are extrapolated to the dispersion of UV tracer in different thermoplastic matrices. It was shown that the dispersion of 1000 ppm of micrometer tracer particles, in polypropylene matrices, extruded at high shear rates (N = 800 rpm), has no impact on the mechanical and physico-chemical properties as well as in the photo-degradation of the polymer after UV irradiation exposure. This fine dispersion was beneficial not only for the conservation of the properties of traced polymers but also for achieving a good dynamic detection of UV or X tracers using a prototype developed by the project partners ( Pellenc Selective Technologies , CEA- LITT and ENSAM - RPI ). Finally, high shear processing has successfully used to the compatibilization of ternary blends ( PP / EPR ) / PE (polyethylene) which may correspond to the post-consumer polymers. This technique has proved to be an effective method to produce polymer blends with unique mechanical properties. This novel strategy of compatibilization is of a particular interest, especially for industrial application prospects. It also opens new perspectives for materials lightening as well as “high shear recycling” of immiscible polymers

Afin d’améliorer le recyclage des thermoplastiques, de nouveaux mélanges sont étudiés pour élargir les débouchés offerts à ces matériaux. Ils visent à combiner efficacement les contributions de deux dispersions de polyéthylène (PE) et de polyamide (PA) pour renforcer les propriétés d’une matrice polypropylène (PP). Des stratégies de compatibilisation spécifiques à chaque phase minoritaire sont mises en place. Elles permettent d’élaborer en une seule étape d’extrusion réactive un mélange de deux dispersions nodulaires submicroniques et indépendantes. Grâce aux interphases de copolymères polyoléfines entourant le PE, ces particules facilitent l’écoulement plastique des macromolécules de PP avoisinantes à la place de la fissuration de la matrice. Entre le PP et le PA, deux compatibilisations différentes sont appliquées. Celle utilisant le polypropylène greffé d’anhydride maléique (PPgMA) forme une interface rigide et cohésive. Le module et la tenue en température supérieure du polyamide se répercutent alors sur les propriétés du mélange sans pour autant provoquer de fragilisation du matériau à température ambiante grâce à l’effet toujours efficace des particules de PE permettant de dissiper les contraintes concentrées autour du PA. Une compatibilisation alternative à base de poly(styrène-bloc-(éthylène-co-butylène)-bloc-styrène) greffé d’anhydride maléique (SEBSgMA) forme une interphase souple autour des particules de PA. Au lieu d’augmenter le module des mélanges, cette dispersion se comporte alors elle aussi comme un modifiant choc souple et augmente la déformabilité du mélange. Il est possible de tirer profit de la morphologie hétérogène du matériau pour localiser préférentiellement des particules de talc dans la phase PA des mélanges ternaires et ainsi minimiser le contact entre la charge et la matrice. Ainsi, les cavités formées par décohésion de l’interface charge/polymère restent confinées au sein d’une phase dispersée ce qui minimise leur impact sur la déformabilité du mélange. Le module d’Young de la phase PA est par contre augmenté ce qui se fait sentir sur le composite dans son ensemble. Une telle démarche permet de combiner rigidité et ténacité dans un mélange hétérogène de polymères
In order to increase thermoplastic polymer recycling, new blends are studied to open-up new prospects for such materials. The objective is to efficiently combined the effects of two minor phases of polyethylene (PE) and polyamide (PA) to tune the properties of a polypropylene matrix (PP). Specific compatibilisation strategies adapted to each minor phase are established. They allow the self-arrangement in only one step of reactive-extrusion of a controlled morphology with two nodular and independent particle populations finely dispersed in the PP based blend. Thanks to the polyolefin copolymer interphases around PE, these particles promote PP shear yielding instead of matrix crazing. Two different compatibilisation routes are applied at PP/PA interface. The one using maleic anhydride grafted polypropylene (PPgMA) forms strong bonds between the two homopolymers and a stiff interface. In this case, the higher PA Young’s modulus strengthens the entire blend without inducing brittleness at room temperature thanks to the presence of the PE particles acting as stress dissipater around PA nodules. The alternative compatibilisation based on maleic anhydride grafted styrene-ethylene-buthylene-styrene bloc copolymer (SEBSgMA) creates a soft interphase around PA particles. Instead of heighten the blend modulus, this compatibilizer makes the PA particles appear very flexible and act as an impact modifier, and therefore increases the deformation capability of the blend. It is possible to take advantage of the heterogeneous morphology of the ternary polymer blend to design particular composites. Inorganic particles such as talc can be preferentially localized in the PA particles of the blend, minimizing contacts between the filler and the PP matrix. Thus, the cavities due to polymer/filler interface debonding stay confined within a dispersed phase which prevent their growth and the apparition of a catastrophic fracture. On the other hand, talc increases the Young’s modulus of PA particles and consequently the modulus of the entire composite. The design of such a heterogeneous material allows the increase of both strength and toughness simultaneously

Nous nous sommes intéressés dans ce travail à l’étude du vieillissement physique d’un non-tissé fabriqué à l’aide de fibres textiles issues du recyclage de bouteilles plastiques selon le procédé par voie sèche. L’application de ce non-tissé est l’isolation thermique des bâtiments français. Après avoir mis en évidence la présence de deux réseaux de fibres, nous nous sommes intéressés au phénomène de relaxation structurale. Le vieillissement physique du non-tissé étant régi par l’enrobage d’une des fibres utilisées dans la fabrication de celui-ci, nous avons observé l’évolution de l’enthalpie de relaxation en fonction de différents couples temps de vieillissement, écart de température par rapport à sa température de transition vitreuse. Les résultats ont mis en évidence un état d’avancement du mécanisme de relaxation quasi-nul pour des températures très éloignées de la température de transition vitreuse de l’enrobage. L’évolution de cette même enthalpie de relaxation a été étudiée pour différents non-tissés issus de différents lots de fabrication des cinq dernières années. Il a été mis en évidence un mécanisme de relaxation lent dans les conditions expérimentales nous rassurant quant à la stabilité du produit fini dans le temps
We focused on physical ageing of a non-woven produced by recycled fibers from plastic bottles. This non-woven is produced by drylaid-textile process and is used for building thermal insulation. Two networks are visible and structural relaxation has been investigated through the study of evolution of one fiber skin part with different couple time, temperature. Physical ageing of polymers can be followed by structural relaxation process. We showed that structural relaxation process is very long for temperatures of use far from glass transition temperature. Same results have been shown on the global non-woven stored in non-insulated box governed by Normandy weather. The combination of the two previous results reinforce our basic idea ; the insulator properties variation will be stable for long time only if temperature of use is far from glass transition temperature

L’intérêt croissant de l’industrie pour les matériaux composites thermoplastiques est motivé par leurs propriétés de thermoformabilité, de recyclabilité ainsi que leurs capacités de cadences de production élevées. Le développement de matériaux pré-imprégnés thermoplastiques, apparus dès les années 1980, s’est imposé comme un moyen efficace de contourner les fortes viscosités des polymères utilisés en réduisant la distance d’écoulement des polymères à l’état « fondu ». Cette étude s’est plus particulièrement intéressée au développement de composites à base de tissus de verre et de carbone pré-imprégnés par un latex acrylique, le TPREG I. En outre, les propriétés mécaniques élevées des matrices acryliques, alliées à un coût relativement faible, en font un matériau intéressant, de nature à permettre un saut technologique dans la conception et la fabrication de composites structuraux à matrice organique. Notre étude s’est concentrée sur la mesure de l’adhésion à l’interface fibre/matrice acrylique car cette région est au cœur du transfert de charge de la matrice vers les fibres et conditionne donc les propriétés mécaniques du composite. Nous avons choisi d’évaluer l’adhésion interfaciale en combinant des analyses de mouilllage avec des tests mécaniques aux échelles microscopique et macroscopique. Le test micromécanique de la microgoutte permet de mettre en évidence le rôle central de l’ensimage des fibres sur la contrainte de cisaillement interfaciale. L’adhésion thermodynamique, déterminé par des mesures d’énergie de surface, est en accord avec la contrainte de cisaillement et souligne l’influence de la polarité de l’ensimage. A l’échelle macroscopique, les essais de traction hors-axe sur composites unidirectionnels permettant de solliciter l’interface en cisaillement quasi-plan ont mis en exergue une corrélation entre les échelles micro et macro. L’étude a également permis de dégager une forte augmentation de l’adhésion grâce à une modification de la matrice acrylique, ainsi qu’une dégradation des propriétés interfaciales à l’échelle micro par vieillissement hydrolytique. Cette étude constitue une première base de données concernant les propriétés interfaciales de composites thermoplastiques acryliques et démontre l’importance d’une étude multi-échelles dans la conception de nouveaux composites
The present study was initiated by the development of a new processing route, i.e. latex-dip impregnation, for thermoplastic (TP) acrylic semi-finished materials. The composites resulting from thermocompression of TPREG I plies were studied by focusing of interfacial adhesion. Indeed the fiber/matrix interface governs the stress transfer from matrix to fibers. Thus, a multi-scale analysis of acrylic matrix/fiber interfaces was conducted by considering microcomposites, as models for fiber-based composites, and unidirectional (UD)macro-composites. The study displayed various types of sized glass and carbon fibers. On one hand, the correlation between thermodynamic adhesion and practical adhesion, resulting from micromechanical testing, is discussed by highlighting the role of the physico-chemistry of the created interphase. Wetting and thermodynamical adhesion are driven by the polarity of the film former of the sizing. On the other hand, in-plane shear modulus values from off-axis tensile test results on UD composites are consistent with the quantitative analyses of the interfacial shear strength obtained from microcomposites. More specifically, both tests have enabled a differentiation of interface properties based on the fiber sizing nature for glass and carbon fiber-reinforced (micro-)composites. The study of overall mechanical and interface properties of glass and carbon fiber/acrylic composites revealed the need for tailoring interfacial adhesion. Modifications of the matrix led to successful increases of interfacial adhesion in glass fiber/acrylic composites. An additional hygrothermal ageing study evidenced a significant loss of interfacial shear strength at micro-scale which was not observed for UD composites. The results of this study are a first step towards a database of relevant interface properties of structural TP composites. Finally, the analyses of interfaces/phases at different scales demonstrate the importance of a multi-scale approach to tailor the final properties of composite parts

Ce travail de thèse porte sur la compréhension du rôle polyvalent des liquides ioniques (LIs) phosphonium comme agents de nanostructuration et interfaciaux pour la matrice polymère fluorée poly(fluorure de vinylidène-chlorotrifluoroéthylène) (P(VDF-CTFE)). Dans un premier temps, deux LIs phosphonium avec des fonctionnalités différentes générant un encombrement stérique et des fonctions dipolaire additionnelles sont tout d'abord incorporés dans la matrice P(VDF-CTFE) pour préparer des films de polymère additives. La structure de la phase cristalline, la morphologie issue de la dispersion et le comportement de cristallisation sont finement caractérisés dans le but de fournir une compréhension fuie et complète du rôle joué par le LI sur la nanostructuration. Dans un second temps, le rôle d’agent interfacial du LI est étudié avec un LI phosphonium fluoré comprenant un cation combinant trois phényles et une chaîne fluorée courte.Ce LI est utilise pour modifier la surface de l'oxyde de graphène (GO) et de l'oxyde de graphène réduit (rGO) afin de rendre ces nanocharges fonctionnelles et les incorporer dans la matrice P(VDF-CTFE). Ainsi, des films composites de P(VDF-CTFE)/graphène avec différentes teneurs en nanocharges sont préparés et une caractérisation fuie de la structure et des propriétés est entreprise afin de mieux comprendre les mécanisme d’interaction interfaciale et leurs influences sur les films composites, tels que la structure de la phase cristalline, le comportement de cristallisation, la relaxation des chaînes, la morphologie et les propriétés diélectriques finales
This thesis work deals with an understanding of the versatile roles of phosphonium ionic liquids (ILs) as nanostructuration and interfacial agents for the fluorinated polymer matrix, i.e.,poly(vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene) (P(VDF-CTFE)). In this context, two phosphonium ILs with different functionalities in steric hindrance and extra dipolar groups are firstly incorporated in P(VDF-CTFE) matrix to prepare polymer films. The crystalline phase structure, dispersion morphology and crystallization behavior are finely characterized with the goal of providing a full and deep understanding of the versatile and tunable nanostructuration effect of phosphonium ILs. Subsequently, in order to elucidate the mechanism of interfacial influence of IL, a fluorinated phosphonium IL with a cation structure combining three phenyls and a short fluorinated chain is added on the surface of graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (rGO), making them as functional nanofillers to be incorporated into P(VDF-CTFE) matrix. Thus,P(VDF-CTFE)/graphene composite films with different filler contents are prepared in order to investigate the mechanism of interfacial interaction and its influence on the composite films, such as crystalline phase structure, crystallization behavior, chain segmental relaxation behavior, dispersion morphology and the final dielectric properties