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Adhésifs nanostructurés

Les adhésifs sensibles à la pression élaborés à partir du séchage d’émulsions aqueuses permettent une nanostructuration "naturelle" à l’échelle de la particule de latex Nous avons développé en collaboration avec deux équipes anglaises, un nanocomposite entièrement souple ou nous varions de façon contrôlée la répartition spatiale de zones plus ou moins réticulées. Ce type de structure forme un réseau percolant plus réticulé qui encapsule des coeurs de particules moins, voire non réticulés et très viscoélastiques. La dissipation d’énergie importante lors de la déformation est alors combinée avec une résistance au fluage apportée par la structure plus réticulée.

L’équipe du Professeur Peter Lovell à L’Université de Manchester a synthétisé une structure coeur/écorce où l’écorce contient une faible quantité de comonomère fonctionnel dans la chaîne polymère. Lors du séchage, un réticulant préalablement incorporé dans la phase aqueuse réagit avec le monomère fonctionnel et forme une structure réticulée en forme de nid d’abeille avec un squelette plus réticulé et périodique encapsulant un coeur viscoélastique.

Ce type de structure a des propriétés très intéressantes pour une application adhésif souple. En effet un bon PSA doit avoir un comportement très dissipatif de type fluide pour dissiper beaucoup d’énergie lors du décollement mais aussi un comportement de type solide pour résister au fluage. Notre structure composite permet de combiner au mieux les deux propriétés.

L ’effet de la réticulation interparticules est parfaitement illustré par les courbes de traction. Dans le domaine des petites déformations et en fait de la viscoélasticité linéaire, les propriétés sont à peine affectées par une réticulation très faible en fraction molaire. Par contre l’introduction d’une structure percolante modifie radicalement le comportement en grandes déformation et empêche l’écoulement.

Finalement lorsque l’ épaisseur de l’écorce et le niveau de réticulation sont optimisés, les propriétés adhésives sont très intéressantes. Ce travail financé par un projet Européen du 6eme programme cadre a finalement donné lieu à un brevet déposé par la société Cytec.

1. Deplace, F., M.A. Rabjohns, T. Yamaguchi, A.B. Foster, C. Carelli, C.H. Lei, K. Ouzineb, J.L. Keddie, P.A. Lovell, and C. Creton, Bottom-up design of a soft-soft nanocomposite from polymer colloid particles. Soft Matter, 2009. 5 : p. 1440-1447. pdf

2. Deplace, F., C. Carelli, S. Mariot, H. Retsos, A. Chateauminois, K. Ouzineb, and C. Creton, Fine tuning the adhesive properties of a soft waterborne adhesive from rheological measurements. Journal of Adhesion, 2009. 85(1) : p. 18-54.

3. Deplace, F., C. Carelli, A. Langenfeld, M.A. Rabjohns, A.B. Foster, P.A. Lovell, and C. Creton, Controlled Sparse and Percolating Cross-Linking in Waterborne Soft Adhesives. ACS Applied Materials & Interfaces, doi : 10.1021/am9003792