Caractérisation de la mésostructure du caoutchouc naturel par SEC-MALS, relations avec les propriétés rhéologiques

Ce mémoire de thèse présente les résultats d'une étude sur la mésostructure du caoutchouc naturel (NR) et les relations entre la mésostructure et certains paramètres rhéologiques. Nos principaux objectifs étaient de caractériser la mésostructure du NR par chromatographie d'exclusion stérique couplée avec un détecteur à diffusion de la lumière (SEC-MALS) et de trouver des critères rhéologiques qui permettent de mieux discriminer des échantillons de NR pour mieux prévoir leurs comportements lors de la mise en oeuvre. Afin de répondre à ce dernier point, nous nous sommes intéressés aux relations mésostructure-propriété rhéologique. La caractérisation de la mésostructure d'échantillons de NR par SEC-MALS a révélé une élution anormale pour le NR. En effet, contrairement à un échantillon de polyisoprène synthétique, les Mwi augmentent à partir d'un certain volume d'élution (Ve), au lieu de continuer à diminuer. Ce phénomène montre que des nanoagrégats sont retardés et élués à des Ve pour lesquels, selon la théorie de l'exclusion stérique, seules des petites macromolécules sont attendues. Ces nanoagrégats semblent relativement compacts et s'adsorbent probablement sur la phase stationnaire des colonnes de la SEC. Contrairement aux résultats de la littérature, nos résultats ont également montré que la partie soluble du NR est constitué d'un mélange de chaînes de polyisoprène quasiment linéaires et de nanoagrégats très compacts. La caractérisation rhéologique du NR a été réalisée avec un viscosimètre Mooney à vitesse variable. L'étude a été focalisée sur un grade particulier de NR : le TSR5CV60. Pour ce grade, la viscosité Mooney (VR) obtenue en utilisant une vitesse du rotor de 0,05 tr/min (VR0.05) permet une discrimination des échantillons de même VR obtenue avec la vitesse normalisée du rotor de 2 tr/min (VR2, norme ISO 289). Les structures macromoléculaires de ces échantillons, obtenues par SEC-MALS, différaient essentiellement dans la partie des «longes chaînes». Nous avons montré que la VR2 est corrélée à la masse molaire moyenne en nombre (Mn) mais pas à la masse molaire moyenne en poids (MW). Par contre, la VR0.05 est très bien corrélée à la Mw. La VR2 n'est donc pas assez discriminante car insensible aux longues chaînes, probablement à cause d'une fracture du matériau en tout début de test (surcharge de contrainte). Pour les échantillons non-CV (TSR5 et TSR10), la relation entre la VR0.05 et la MW est très probablement dépendante du taux de gel. (Résumé d'auteur)