Author: "Stéphane Marais" - Searchworks@Jio Institute Digital Library Search Results

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143 results on '"Stéphane Marais"'

101. Surface modification by low-pressure glow discharge plasma of an unsaturated polyester resin: effect on water diffusivity and permeability

Author: Jean-Marc Saiter, Stéphane Marais, Michel Metayer, Stéphane Alexandre, Fabienne Poncin-Epaillard, M. Labbé, and Jean-Marc Valleton
Subjects: Materials science, Analytical chemistry, Sorption, Surfaces and Interfaces, General Chemistry, Plasma, Permeation, Condensed Matter Physics, Thermal diffusivity, Surface energy, Surfaces, Coatings and Films, Contact angle, chemistry.chemical_compound, Chemical engineering, chemistry, Materials Chemistry, Surface modification, Tetrafluoromethane
Abstract: Unsaturated polyester resin (UPR) films have been modified by a tetrafluoromethane microwave plasma. The treated surface morphologies investigated by contact angle, atomic force microscopy and permeation measurements show that the CF 4 plasma treatment decreases drastically the surface energy by increasing the hydrophobic character. The surface modification due to plasma fluorination decreases the water content diffusing through the UPR film and the time lag diffusion coefficient and thus, the sorption kinetic. From these results, it is clearly shown that the CF 4 plasma treated layer improves drastically the barrier effects.
Published: 1999
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102. Diffusion of water through various polymer films: a new high performance method of characterization

Author: Dominique Langevin, Stéphane Marais, M. Brainville, M. Labbé, P. Belliard, Michel Metayer, F. Dreux, and Corinne Chappey
Subjects: chemistry.chemical_classification, Work (thermodynamics), Materials science, Steady state, Polymers and Plastics, Organic Chemistry, Analytical chemistry, Polymer, Permeation, Low-density polyethylene, Dew point, chemistry, Polymer chemistry, Calibration, Diffusion (business)
Abstract: Diffusion of water in polymer films has been characterized by using a new high performance and reproducible method based on permeation measurements. With this method, which uses a fast response water-specific sensor based on dew point measurement, it is possible to determine, from the transient step, the time lag water diffusion coefficient D L and, when the steady state is reached, a mean water permeability coefficient P . In this work we have emphasized the water concentration dependence of diffusion coefficient D . After calibration, the technique yields accurate values of P , consistent with literature data. By testing various polymers, different behaviours with respect to water have been observed, particularly with low density polyethylene (LDPE) which shows significant hydrophobic properties.
Published: 1999
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103. Water diffusion in unsaturated polyester films. Effect of plasticization on the glass transition

Author: Michel Metayer, Marc Legras, M. Labbé, Jean-Marc Saiter, and Stéphane Marais
Subjects: chemistry.chemical_classification, Materials science, Water transport, Absorption of water, Polymers and Plastics, Diffusion, Plasticizer, Thermodynamics, General Chemistry, Polymer, Fick's laws of diffusion, Differential scanning calorimetry, chemistry, Materials Chemistry, Composite material, Glass transition
Abstract: Water diffusion through Unsaturated Polyester Resin (UPR) is investigated. From differential scanning calorimetry, we observe that the plasticization effect due to water sorption leads to large variations of T g and is a reversible phenomenon. The transport of water through the polymer is characterized with a new instrument developed in our laboratory which shows that the water transport deviates from Fickian behavior. It is found that the diffusion coefficient is not a constant and experimental data are in good agreement with D = D 0 e γC where γ is a plasticization coefficient.
Published: 1999
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104. Characterization of unsaturated polyester resin cured with styrene

Author: Stéphane Marais, N. Delahaye, Michel Metayer, and Jean-Marc Saiter
Subjects: Materials science, Polymers and Plastics, Enthalpy, Radical polymerization, technology, industry, and agriculture, General Chemistry, Calorimetry, Isothermal process, Surfaces, Coatings and Films, Styrene, Polyester, chemistry.chemical_compound, chemistry, Chemical engineering, Polymer chemistry, Materials Chemistry, Copolymer, Curing (chemistry)
Abstract: In this work, the curing kinetic of an unsaturated polyester resin, mixed with styrene as curing agent, was studied by means of diffential scanning calorimetry (DSC) and infrared (IR) spectroscopy. Investigations were made in situ during curing and post-curing periods. The enthalpy (ΔHcop) characterizing the styrene homopolymerization and its copolymerization with the polyester chains was determined from isothermal DSC investigations. The residual enthalpy (ΔHres) was determined from nonisothermal DSC measurements. We find that the quantity (ΔHres + ΔHcop) depends on the curing temperature (Tiso). Styrene homopolymerization and/or copolymerization lead to characteristic bonds modifications. The variations of the most characteristic bonds versus curing duration were studied from Fourier transform IR investigations. The data allow the determination of a relationship between transformation rate and curing duration using a time constant (τ) characteristic of each reaction involved during the liquid to solid-state transformation. © 1998 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 67: 695–703, 1998
Published: 1998
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105. Characterization of unsaturated polyester resin cured with styrene

Author: Michel Metayer, N. Delahaye, Stéphane Marais, and Jean-Marc Saiter
Subjects: Polyester resin, chemistry.chemical_classification, chemistry.chemical_compound, Materials science, Polymers and Plastics, chemistry, Polymer chemistry, Materials Chemistry, Unsaturated polyester, General Chemistry, Surfaces, Coatings and Films, Styrene
Published: 1998
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106. Water Diffusion Mechanisms in New Bio-Nanocomposites Based on Polyhydroxyalkanoates/Nanoclays

Author: Jérémie Soulestin, Laurent Lebrun, Eric Dargent, Nadège Follain, Raphaël Crétois, Stéphane Marais, Département Technologie des Polymères et Composites & Ingénierie Mécanique (TPCIM), École des Mines de Douai (Mines Douai EMD), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Ministère de l'Economie, des Finances et de l'Industrie
Subjects: Water transport, Materials science, Nanocomposite, General Engineering, Transmission electronic microscopy, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Tortuosity, Polyhydroxyalkanoates, chemistry.chemical_compound, Montmorillonite, chemistry, Permeability (electromagnetism), 0103 physical sciences, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Water diffusion, Composite material, 010306 general physics, 0210 nano-technology, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: Nanocomposites based on bacterial semi-crystalline polyhydroxyalkanoates, poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV) or poly (3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate) (P(3HB-co-4HB)), and organo-modified montmorillonite nanoclay are prepared by melt processing. All nanocomposites are characterized by X-Ray Diffraction (XRD) and Transmission Electronic Microscopy (TEM) and exhibit a mainly intercalated structure. Concerning water transport properties, a decrease of barrier properties for PHBV/nanoclay films is measured due to the affinity of nanoclay to water; whereas for P(3HB-co-4HB)/nanoclay nanocomposites, a decrease of the water permeability is observed relative to the tortuosity effect. Eventually, as a function of nanoclay content, a competition is evidenced between the tortuosity effect and the water sorption induced by nanoclay.
Published: 2013
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107. Pressure impact of autoclave treatment on water sorption and pectin composition of flax cellulosic-fibres

Author: Sébastien Alix, Stéphane Marais, Claudine Morvan, L. Colasse, Laurent Lebrun, Laboratoire d'Ingénierie des Matériaux de Bretagne (LIMATB), Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université de Brest (UBO), Polymères Biopolymères Surfaces (PBS), Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH), and Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Langmuir, Absorption of water, Materials science, food.ingredient, Polymers and Plastics, Pectin, Core (manufacturing), 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, complex mixtures, 01 natural sciences, Autoclave, food, Ultimate tensile strength, Materials Chemistry, Composite material, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Organic Chemistry, technology, industry, and agriculture, Sorption, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 0104 chemical sciences, [CHIM.POLY]Chemical Sciences/Polymers, Gravimetric analysis, 0210 nano-technology
Abstract: The tensile properties of flax fibres might permit them to be used in composites as reinforcement in organic resin, as long as their mechanical properties are reproducible and their water sorption are reduced. In this study, to minimise the variability of mechanical properties, several samples of flax fibres were blended as a non-woven fabric. In order to reduce the water absorption of this non-woven technical fibres, an autoclave treatment was performed which was expected to remove the pectins and then to reduce the water sorption on their negative charges. The impact of autoclave pressure (0.5, 1 and 2 bars) on water sorption was investigated by using a gravimetric static equilibrium method. The Park model based on the three sorption modes: Langmuir, Henry's law and clustering, was successfully used to simulate the experimental sorption data. The lowest pressure treatments impacted only the Langmuir contribution while the 2 bar autoclave-treatment positively impacted the water resistance in the core of fibres by reducing Henry's absorption rate. This was shown to be related to the chemical modifications at the surface and in the core of fibres. A schematic model is presented relating the water sorption and the pectic composition of the fabric.
Published: 2013
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108. Effect of Nanoclay Hydration on Barrier Properties of PLA/Montmorillonite Based Nanocomposites

Author: Stéphane Marais, Nadine Tenn, Raphaël Crétois, Serge Bourbigot, Jérémie Soulestin, Nadège Follain, Polymères Biopolymères Surfaces (PBS), Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Technologie des Polymères et Composites & Ingénierie Mécanique (TPCIM), École des Mines de Douai (Mines Douai EMD), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Ministère de l'Économie, des Finances et de l'Industrie [Paris, France], Unité Matériaux et Transformations - UMR 8207 (UMET), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Ministère de l'Economie, des Finances et de l'Industrie, Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lille-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lille-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), and Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Nanocomposite, Materials science, 02 engineering and technology, Permeation, 010402 general chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Exfoliation joint, 0104 chemical sciences, Surfaces, Coatings and Films, Electronic, Optical and Magnetic Materials, chemistry.chemical_compound, Crystallinity, General Energy, Differential scanning calorimetry, Montmorillonite, [CHIM.POLY]Chemical Sciences/Polymers, chemistry, Chemical engineering, Transmission electron microscopy, Compounding, Polymer chemistry, [CHIM]Chemical Sciences, Physical and Theoretical Chemistry, 0210 nano-technology
Abstract: International audience; Incorporating Cloisite 30B (C30B) in poly(lactic acid) (PLA) matrix was investigated as functions of the content and of the hydration state of nanoclays. Two series of PLA based nanocomposites were prepared by melt compounding using nanoclays in hydrated state (undried C30B) or preliminary dried (dried C30B). Their structure was characterized by transmission electron microscopy (TEM) observations and X-ray diffraction (XRD) measurements which highlighted the coexistence of exfoliated, intercalated, and aggregated structures. Rheological measurements put forward better degrees of dispersion and of exfoliation for nanocomposites containing undried C30B. From differential scanning calorimetry (DSC) measurements, a slight change in crystallinity was measured owing to the nucleating effect induced by the nanoclays. The transport properties were analyzed from permeation and sorption kinetics. A significant improvement of the water and oxygen barrier properties was obtained, especially for nanocomposites with undried C30B, while a reduction in diffusion was evidenced. This peculiar behavior was correlated to the presence of water molecules included in C30B contributing to a better dispersion and orientation of the nanoplatelets into the PLA matrix.
Published: 2013
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109. Analysis of water sorption in sulfonated polyimide membranes- Effect of the membrane nanostructure

Author: Stéphane Marais, Quang Trong Nguyen, Camille Lixon Buquet, and Yongli Li
Subjects: Nanostructure, Membrane, Materials science, Chemical engineering, Polymer chemistry, Ionic bonding, Molecule, Sorption, Hydration energy, Microstructure, Ion
Abstract: Water sorption in sulfonic polyimides with or without ionic block structure was analysed with Feng's new dual mode model. The model parameters Cp and A' correspond to the sorbed water molecules on the first layer close to the ionic groups and on the subsequent layers, respectively. From these fitted physical parameters, the water sorption on membranes with different counter ions was studied and the hydration energy and size of counter ions were proved to have much influence on the Cp values. The impact of the nano / microstructure of the copolymers on the Cp / A' values and on the water sorption isotherms was discussed and compared with that for the well-known Nafion® membranes.
Published: 2013
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110. Thermal and mechanical properties of bio-nanocomposites reinforced by Luffa cylindrica cellulose nanocrystals

Author: Nadège Follain, Gilberto Siqueira, Alain Dufresne, Julien Bras, Sabrina Belbekhouche, Stéphane Marais, Laboratoire Génie des procédés papetiers (LGP2 ), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Polymères, biopolymères, membranes (PBM), Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Polymères Biopolymères Surfaces (PBS), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Chimie et des Matériaux Paris-Est (ICMPE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU), Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), and Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Materials science, Polymers and Plastics, Polyesters, Nanoparticle, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, Nanocomposites, chemistry.chemical_compound, Crystallinity, Differential scanning calorimetry, X-Ray Diffraction, Materials Chemistry, [CHIM]Chemical Sciences, Cellulose, Composite material, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Nanocomposite, Calorimetry, Differential Scanning, Organic Chemistry, Temperature, Chemical modification, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Biomechanical Phenomena, 0104 chemical sciences, [CHIM.POLY]Chemical Sciences/Polymers, chemistry, Polycaprolactone, Nanoparticles, Acid hydrolysis, Luffa, 0210 nano-technology
Abstract: Cellulose nanocrystals have been prepared by acid hydrolysis of Luffa cylindrica fibers. The acid-resistant residue consisted of rod-like nanoparticles with an average length an diameter around 242 and 5.2 nm, respectively (aspect ratio around 46). These cellulose nanocrystals have been used as a reinforcing phase for the processing of bio-nanocomposites using polycaprolactone (PCL) as matrix. To promote interfacial filler/matrix interactions the surface of cellulose nanocrystals was chemically modified with n-octadecyl isocyanate (C18H37NCO). Evidence of the grafting was supported by infrared spectroscopy and elemental analysis. X-ray diffraction analysis was used to confirm the integrity of cellulose nanocrystals after chemical modification. Both unmodified and chemically modified nanocrystals were used to prepare nanocomposites. The thermal properties of these materials were determined from differential scanning calorimetry and their mechanical behavior was evaluated in both the linear and non-linear range.
Published: 2013
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111. Proton exchange membranes from sulfonated polyetheretherketone and sulfonated polyethersulfone-cardo blends: Conductivity, water sorption and permeation properties

Author: Camille Lixon-Buquet, Pierre Schaetzel, Yongli Li, Vincent Ratieuville, Stéphane Marais, Laurent Colasse, Quang Trong Nguyen, Polymères Biopolymères Surfaces (PBS), Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire catalyse et spectrochimie (LCS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), and Normandie Université (NU)
Subjects: Materials science, General Chemical Engineering, Diffusion, Fuel cell, Sorption, 02 engineering and technology, Permeation, 010402 general chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, 0104 chemical sciences, Proton exchange membrane, Differential scanning calorimetry, Membrane, Chemical engineering, Ionic conductivity, Proton transport, Polymer chemistry, Electrochemistry, Water of crystallization, [CHIM]Chemical Sciences, Polymer blend, 0210 nano-technology, Water diffusion
Abstract: International audience; Five blend membranes were prepared by solvent evaporation from solutions of the synthesized sulfonated polyetheretherketone (SPEEK) and sulfonated polyethersulfone-cardo (SPESc). Their ion exchange capacity and degree of sulfonation determined by acid-base titration and by thermogravimetric analysis were consistent. The blends glass transition behavior obtained by differential scanning calorimetry suggests that the two sulfonated polymers are compatible in the whole composition range. The values of the activation energy for proton transport determined by conductivity measurements on the SPEEK-based blend membranes were in the range of 13-34 kJ mol(-1), which suggest a mixed transport mechanism that involves both proton jumps on ionic sites and water of hydration and diffusion of proton-water complex in hydrophilic domains. The water vapor sorption in the membranes exhibits sigmoid-shape isotherms which were well fitted by the “new dual mode sorption” model, and the fitted parameters values were successfully used to model the change in the water permeation flux with the upstream water activity using the first Fick's diffusion equation. The fast increase in the permeation flux beyond a critical value of activity (0.5) was owing to the exponential concentration-dependent diffusion coefficient. These modelings allowed us to show a strong increase in the limit diffusion coefficient of water and a decrease in the water-diffusion plasticization coefficient with the SPEEK content in the polymer blends. (C) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.
Published: 2013
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112. Water transport properties of bio-nanocomposites reinforced by Luffa cylindrica cellulose nanocrystals

Author: Julien Bras, Stéphane Marais, Nadège Follain, Alain Dufresne, Sabrina Belbekhouche, Gilberto Siqueira, Polymères Biopolymères Surfaces (PBS), Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Génie des procédés papetiers (LGP2 ), and Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut National Polytechnique de Grenoble (INPG)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Materials science, Water activity, Nanoparticle, Filtration and Separation, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, Biochemistry, chemistry.chemical_compound, Polymer chemistry, [CHIM]Chemical Sciences, General Materials Science, Physical and Theoretical Chemistry, Cellulose, Water content, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Water transport, Nanocomposite, Percolation threshold, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, Permeation, 021001 nanoscience & nanotechnology, 0104 chemical sciences, [CHIM.POLY]Chemical Sciences/Polymers, chemistry, Chemical engineering, 0210 nano-technology
Abstract: Poly(e-caprolactone) (PCL) based nanocomposite films reinforced by cellulose nanocrystals isolated from Luffa cylindrica were prepared by film casting/evaporation technique in nonaqueous media. The contribution of nanofiller content on the transport properties of PCL matrix was investigated through water sorption and water permeation processes. Besides, the recently-developed long-chain isocyanate grafting on cellulose was applied to L. cylindrica nanocrystals. Its impact on the water transport properties was specifically investigated at a nanoparticle loading higher than percolation threshold. A peculiar behavior against water vapor molecules was exhibited as functions of content, of water activity, and of surface-chemical modification. This behavior was related to the establishment of hydrogen-bonding interactions between nanocrystals during the formation of the three-dimensional cellulose network which contributed to a restriction of matrix chain mobility. For simulating the water sorption measurements, the Park and GAB models were applied to the experimental data. The mathematical parameters were found to agree well with the measured ones. The water content predicted as well as the nanocomposite behavior described by both models were discussed. Regarding water permeation, a barrier effect to water is highlighted by the reduction of the permeability: the nanoscale rod-like morphology of nanocrystals made longer the diffusion path of diffusing molecules by tortuosity effect. Moreover, a dependence between penetrated water concentration and water diffusivity is evidenced.
Published: 2013
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113. Improvement of Water Barrier Properties of Poly(ethylene- co -vinyl alcohol) Films by Hydrophobic Plasma Surface Treatments

Author: Kateryna Fatyeyeva, Nadine Tenn, Fabienne Poncin-Epaillard, Nicolas Delpouve, Nadège Follain, Stéphane Marais, Jean-Marc Valleton, Polymères Biopolymères Surfaces (PBS), Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Molécules et Matériaux du Mans (IMMM), Le Mans Université (UM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Groupe de physique des matériaux (GPM), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Normandie Université (NU)
Subjects: Vinyl alcohol, Ethylene, Plasma surface, Alcohol, 02 engineering and technology, Plasma, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 010402 general chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, 0104 chemical sciences, Surfaces, Coatings and Films, Electronic, Optical and Magnetic Materials, chemistry.chemical_compound, General Energy, [CHIM.POLY]Chemical Sciences/Polymers, chemistry, Water barrier, Polymer chemistry, Physical and Theoretical Chemistry, 0210 nano-technology, Tetramethylsilane, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Poly ethylene
Abstract: Poly(ethylene-co-vinyl alcohol) (EVOH) films with two different ethylene contents (29 and 44 mol %) have been treated by hydrophobic plasma (CF4, tetramethylsilane (TMS), CF4/H2, and CF4/C2H2). Con...
Published: 2012
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114. Water Transport Properties of Plasma-Modified Commercial Anion-Exchange Membrane for Solid Alkaline Fuel Cells

Author: Jean Durand, Marc Reinholdt, Stéphane Marais, Nadège Follain, Jérémy Frugier, Stéphanie Roualdes, Polymères Biopolymères Surfaces (PBS), Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Européen des membranes (IEM), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)
Subjects: Diffusion, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, Electrochemistry, complex mixtures, 7. Clean energy, 01 natural sciences, [CHIM]Chemical Sciences, Physical and Theoretical Chemistry, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Argon, Chromatography, Water transport, Ion exchange, Sorption, 021001 nanoscience & nanotechnology, 0104 chemical sciences, Surfaces, Coatings and Films, Electronic, Optical and Magnetic Materials, General Energy, Membrane, chemistry, Chemical engineering, 0210 nano-technology, Water vapor
Abstract: In the field of low-temperature fuel cells, solid alkaline membrane fuel cells (SAMFCs) appear to be a very promising new fuel cell technology. Nevertheless, commercial hydroxyl-exchange membranes suitable for SAMFCs suffer from some limitations, especially low retention to water at the cathode (where water is required to be reactive in the electrochemical reaction), which weakens fuel cell performances. In this study, the commercial Morgan ADP membrane by Solvay has been modified on the surface by plasma processes using argon or argon/triallylamine as gaseous phases. Plasma-treated and untreated membranes have been characterized in terms of water sorption and diffusion properties performing water vapor sorption measurements. Analysis of sorption isotherms and related modeling from Park model has shown that plasma treatments induce a decrease in water sorption and diffusion abilities without qualitatively affecting the water transport properties. Plasma modification from triallylamine leading to the depos...
Published: 2012
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115. Water Barrier Properties in Biaxially Drawn Poly(lactic acid) Films

Author: Stéphane Marais, Eric Dargent, Allisson Saiter, Grégory Stoclet, Nicolas Delpouve, Laboratoire d’Etude et de Caractérisation des Amorphes et des Polymères (AMME-LECAP EA 4528 International Laboratory), Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Unité Matériaux et Transformations - UMR 8207 (UMET), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lille-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL), Polymères Biopolymères Surfaces (PBS), Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), and Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Materials science, Polymers, Surface Properties, Polyesters, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, Tortuosity, law.invention, chemistry.chemical_compound, law, Materials Chemistry, Lactic Acid, Physical and Theoretical Chemistry, Crystallization, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, chemistry.chemical_classification, Water, Membranes, Artificial, Polymer, 021001 nanoscience & nanotechnology, 0104 chemical sciences, Surfaces, Coatings and Films, Lactic acid, Amorphous solid, chemistry, Chemical engineering, Water barrier, Strong coupling, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], 0210 nano-technology
Abstract: Crystallization is among the easiest ways to improve polymer barrier properties because of the tortuosity increase within the material and the strong coupling between amorphous and crystalline phases. In this work, poly(lactic acid) (PLA) films have undergone α' thermal crystallization or different drawing processes. Although no effect of α' thermal crystallization on water permeability is observed, the drawing processes lead to an enhancement of the PLA barrier properties. This work clearly shows that, in the case of PLA, the crystallinity degree is not the main parameter governing the barrier properties contrary to the crystalline and amorphous phase organizations which play a key role. X-ray analyses confirm that the macromolecular chain orientation in the amorphous phase is the main cause of the improvement of the drawn PLA water barrier property. This improvement is due to the orthotropic structure formation for sufficient draw ratios, particularly when using the Simultaneous Biaxial drawing mode. Moreover, independently of the draw conditions, the drawing process tends to reduce the plasticization coefficient. Consequently, the drawn material barrier properties are not much affected by the water passage.
Published: 2012
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116. Effect of Highly Exfoliated and Oriented Organoclays on the Barrier Properties of Polyamide 6 Based Nanocomposites

Author: Serge Bourbigot, Jérémie Soulestin, Nadine Tenn, Stéphane Marais, Nadège Follain, Sébastien Alix, B. Alexandre, Polymères Biopolymères Surfaces (PBS), Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Ingénierie des Systèmes Polymères, Unité Matériaux et Transformations - UMR 8207 (UMET), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai (IMT Lille Douai), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), IMT Lille Douai, Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lille-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lille-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lille-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lille-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Subjects: Materials science, Nanocomposite, Nanoparticle, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, 0104 chemical sciences, Surfaces, Coatings and Films, Electronic, Optical and Magnetic Materials, chemistry.chemical_compound, General Energy, Montmorillonite, [CHIM.POLY]Chemical Sciences/Polymers, chemistry, Polyamide, Polymer chemistry, [CHIM]Chemical Sciences, Physical and Theoretical Chemistry, 0210 nano-technology
Abstract: International audience; The influence of the incorporation of nanoparticles (organo-modified montmorillonite Cloisite 30B) in polyamide 6 (PA6) on the transport of small molecules was investigated. Nanocomposites were prepared by melt blending followed by cast extrusion for obtaining film-forming materials. The nanoclay content of the materials was varied from 0 to 5 vol%. Differential scanning calorimetry measurements, electronic microscopy, X-ray diffraction, and rheology were used for characterizing the nanocomposite structure. Because of the presence of nanofillers, a high barrier effect to nitrogen and water was clearly evidenced and mainly attributed to the increase of tortuosity because of the increase of the diffusion pathway generated by impermeable nanofillers. In this study, the high barrier effect was attributed to the very good dispersion of montmorillonite platelets in the PA6 matrix resulting from a two-step melt processing. This peculiar processing has induced a good exfoliation and an orientation parallel to the film surface of lamellar montmorillonite platelets which is clearly demonstrated from transmission electron microscopy analysis. The permeation results were evaluated on the basis of geometrical models proposed by Nielsen and Bharadwaj, and by analyzing the plasticization phenomenon in the case of water permeation involving a concentration-dependence diffusivity correctly approached by an exponential law.
Published: 2012
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117. Pectinase treatments on technical fibres of flax: Effects on water sorption and mechanical properties

Author: Alain Bourmaud, Sébastien Alix, Laurent Lebrun, Claudine Morvan, E. Philippe, Stéphane Marais, Christophe Baley, Laboratoire d'Ingénierie des Matériaux de Bretagne (LIMATB), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), and Université de Brest (UBO)-Université de Brest (UBO)-Université de Brest (UBO)
Subjects: Retting, Polymers and Plastics, Chemistry, 020502 materials, Chemical structure, Organic Chemistry, Glucomannan, 02 engineering and technology, Nanoindentation, 021001 nanoscience & nanotechnology, chemistry.chemical_compound, 0205 materials engineering, Pectate lyase, Ultimate tensile strength, Materials Chemistry, Pectinase, Composite material, Cellulose, 0210 nano-technology, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: This study is focused on enzymatically upgrading the functional properties of flax fibres. Green flax fibres were treated with a polygalacturonase and a pectate lyase (PaL) and their properties were compared with dew-retted fibres. Morphological observations, vapour-sorption analyses and mechanical measurements showed that PaL-treatment was able not only to mime retting in terms of bundle division, but also to improve the mechanical properties of technical fibres. Conversely, these properties were shifted down after the polygalacturonase treatment, mainly due to the presence of contaminating glycanases. At the level of the elementary fibres, nanoindentation data indicated the highest stiffness of the secondary wall for PaL-treated fibres. The tensile properties exhibited equal, but moderate values of the Young's modulus (∼37 ± 14 GPa) and breaking strength (∼650 ± 300 MPa) for retted and PaL-treated fibres; we hypothesize an impact of the growth conditions on the fibre chemical structure with an excess of matrix pectins compared to the amount of glucomannan coating the cellulose microfibrils.
Published: 2012
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118. Nanocomposites polyamide 6/montmorillonite : Effet sur les propriétés barrière aux gaz et à l'eau

Author: Nadège Follain, Sébastien ALIX, Serge Bourbigot, Jérémie Soulestin, Stéphane Marais, Polymères Biopolymères Surfaces (PBS), Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Département Technologie des Polymères et Composites & Ingénierie Mécanique (TPCIM), École des Mines de Douai (Mines Douai EMD), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Ministère de l'Economie, des Finances et de l'Industrie, Unité Matériaux et Transformations - UMR 8207 (UMET), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lille-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), AMAC, Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lille-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Ministère de l'Économie, des Finances et de l'Industrie [Paris, France], and Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: [PHYS.MECA.MEMA]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Mechanics of materials [physics.class-ph], extrusion, propriétés barrière, nanocomposites, [SPI.MECA.MEMA]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Mechanics of materials [physics.class-ph], montmorillonite modifié
Abstract: International audience; Les matériaux nanostructurés représentent toujours l'une des voies de recherche les plus prometteuses. La présence de nanocharges d'argile au sein d'un matériau polymère induit une amélioration de ses propriétés et notamment celles liées à la résistance à l'eau et aux gaz. L'amélioration peut être considérable quand les nanocharges sont exfoliées de telle sorte à individualiser les feuillets d'argile pour créer des interfaces multiples et exceptionnellement grandes. Actuellement, une augmentation de la rigidité de nanocomposites à base de polyamide est obtenue même avec un faible taux d'incorporation [1-2]. Malheureusement, l'exfoliation complète des nanocharges est difficile à obtenir induisant des structures complexes plus ou moins dispersées au sein des matériaux avec des morphologies exfoliée, intercalée... Les deux points-clés résident dans la dispersion (séparation physique) et dans la distribution (homogénéisation dans le volume) des nanocharges au sein de la matrice. Ces deux points découlent directement du procédé de mise en oeuvre utilisé et surtout de son optimisation. L'objectif de ce travail est de mettre en évidence la dispersion des nanocharges d'argile dans la matrice PA6 en milieu fondu en utilisant un procédé en deux étapes et d'en évaluer sa contribution dans l'amélioration des propriétés barrière à l'eau et aux gaz comme l'azote.
Published: 2011

119. Study of water behaviour of chemically treated flax fibres based composites: a way to approach the hydric interface

Author: Sébastien Alix, Claudine Morvan, Laurent Lebrun, and Stéphane Marais
Subjects: Polyester resin, Materials science, Composite number, 02 engineering and technology, B. Transport properties, 010402 general chemistry, Thermal diffusivity, 01 natural sciences, Styrene, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, chemistry.chemical_compound, A. Fibres, A. Polymer-matrix composites (PMCs), Composite material, chemistry.chemical_classification, Aqueous solution, B. Interface, Hydrogen bond, General Engineering, Permeation, 021001 nanoscience & nanotechnology, Silane, 0104 chemical sciences, chemistry, Ceramics and Composites, C. Permeability, 0210 nano-technology
Abstract: International audience; Silane (Si) and styrene (S) treatments were applied on flax fibres in order to improve their adhesion with a polyester resin and to increase their moisture resistance. The water sorption and permeation kinetics of the composites were correlated with the water sorption behaviour of untreated and treated fibres. An increase of the water barrier effect was observed in treated fibres-based composites in comparison with untreated ones. This was related to the shift-down of water solubility and to a decrease of the water diffusivity in treated fibre-based composites. In the case of (S) treatment, the presence of styrene increased the moisture resistance of the treated fibres and made compatible the fibres and the matrix. In the case of (Si) treatment, a good hydric fibre/matrix interface was obtained due to crosslinking reactions and hydrogen bonding between water molecules and free hydroxyl groups of (Si) treated fibres. In order to interpret water permeation behaviour of composite films, a simple illustrated model is suggested and represented by a schematic view.
Published: 2011
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120. CO2 Permeation with Pebax®-based Membranes for Global Warming Reduction

Author: Dominique Langevin, Julie Sublet, Quang Trong Nguyen, Fabienne Poncin-Epaillard, Jean-Marc Valleton, Stéphane Marais, and Corinne Chappey
Subjects: Reduction (complexity), Chromatography, Membrane, Chemical engineering, Chemistry, Global warming, Permeation
Published: 2010
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121. Transport mechanisms of small molecules through polyamide 12/montmorillonite nanocomposites

Author: D. Langevin, Thierry Aubry, Pascal Médéric, C. Chappey, Stéphane Marais, B. Alexandre, L. Colasse, Polymères Biopolymères Surfaces (PBS), Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Ingénierie des Matériaux de Bretagne (LIMATB), Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), and Université de Brest (UBO)-Université de Brest (UBO)
Subjects: Nanocomposite, Materials science, Diffusion, 02 engineering and technology, Permeation, 010402 general chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Toluene, Tortuosity, 0104 chemical sciences, Surfaces, Coatings and Films, chemistry.chemical_compound, Montmorillonite, chemistry, Chemical engineering, Polymer chemistry, Polyamide, Materials Chemistry, Physical and Theoretical Chemistry, 0210 nano-technology, Relative permeability
Abstract: International audience; The aim of this work is to study the transport of small molecules through the hybrid systems polyamide 12 (PA12)/organo-modified montmorillonite (Cloisite 30B, C30B) prepared by melt blending, using two blending conditions. The transport mechanisms were investigated by using three probe molecules: nitrogen, water, and toluene. While a barrier effect appears clearly with nitrogen, this effect changes with the amount of fillers for water and disappears for toluene. The reduction of permeability for nitrogen is mainly due to the increase of tortuosity. For water and toluene, the permeation kinetics reveals many concomitant phenomena responsible for the permeation behavior. Despite the tortuosity effect, the toluene permeability of nanocomposites increases with C30B fraction. The water and toluene molecules interact differently with fillers according to their hydrophilic/hydrophobic character. Moreover, the plasticization effect of water and toluene in the matrix, involving a concentration-dependent diffusion coefficient, is correctly described by the law D = D0eγC. On the basis of Nielsen's tortuosity concept, we suggest a new approach for relative permeability modeling, not only based on the geometrical parameters (aspect ratio, orientation, recovery) but also including phenomenological parameters deduced from structural characterization and permeation kinetics.
Published: 2010
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122. Simulation of kinetic curves in mass transfer phenomena for a concentration-dependent diffusion coefficient in polymer membranes

Author: Nadège Follain, Benjamin Alexandre, Laurent Lebrun, Jean-Marc Valleton, Stéphane Marais, Pierre Schaetzel, Michel Metayer, Polymères, biopolymères, membranes (PBM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU), Polymères Biopolymères Surfaces (PBS), Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Génie Electrique et Ferroélectricité (LGEF), Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon, Laboratoire catalyse et spectrochimie (LCS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), and Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Subjects: Thermodynamics, Filtration and Separation, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, Thermal diffusivity, 01 natural sciences, Biochemistry, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, [SPI]Engineering Sciences [physics], Penetrant (mechanical, electrical, or structural), Mass transfer, Desorption, [CHIM]Chemical Sciences, General Materials Science, Physical and Theoretical Chemistry, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Mass transfer coefficient, Chemistry, Sorption, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, Permeation, 021001 nanoscience & nanotechnology, 0104 chemical sciences, Membrane, [CHIM.POLY]Chemical Sciences/Polymers, 0210 nano-technology
Abstract: Two methods are developed for the determination of the diffusion parameters of a penetrant inside polymer membranes whose diffusivity varies exponentially with its concentration. Two cases are considered in this report depending on the sign of the plasticization coefficient parameter. The method using differential permeation data is based on the correlations between the slope of the reduced permeation flux versus time plot at the inflexion point, and the two key parameters of the concentration-dependent diffusivity laws. For the transient sorption/desorption method, the slope of the penetrant mass uptake versus square-root of time curve leads to the same parameters of the diffusion law via similar correlations. No specific computer software is required for the use of these methods and they are user friendly.
Published: 2010
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123. Mass transfer in pervaporation: The key component approximation for the solution-diffusion model

Author: Pierre Schaetzel, Hamid Aït Amar, Stéphane Marais, Benoit Riffault, Rachida Bouallouche, Quang Trong Nguyen, Roland, Pascal, Laboratoire catalyse et spectrochimie (LCS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), Polymères Biopolymères Surfaces (PBS), Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH), and Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: General Chemical Engineering, Thermodynamics, 02 engineering and technology, Thermal diffusivity, Membrane technology, Pervaporation, 020401 chemical engineering, Downstream pressure, Mass transfer, [CHIM] Chemical Sciences, [CHIM]Chemical Sciences, General Materials Science, 0204 chemical engineering, Diffusion (business), Water Science and Technology, Component (thermodynamics), Chemistry, Mechanical Engineering, Membrane, Sorption, General Chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 6. Clean water, Solution-diffusion model, PVA, 0210 nano-technology
Abstract: International audience; A simple mass transfer model for the pervaporation process. the key component model, is described. in pervaporation the selectivity is often of the sorption type, which means that at the upstream side of the membrane, one of the components is much more sorbed than the others. The diffusivity of each component in this model does only depend on the volume fraction occupied by the key component. With this approximation when to solvents are involved in the pervaporation process the classical 6-parameter model becomes a four-parameter model. We develop the mass transfer equations in a special case where the diffusivity of each pure component follows Long's equation with a common plastization coefficient. The key component model is checked with data concerning pervaporation of ethanol-water mixtures through a PVA based membrane that follows these conditions. The limiting diffusivities and piastization coefficient are obtained from equilibrium and pervaporation data (at nil downstream pressure). The model allows the prediction of the pervaporation fluxes at growing downstream pressure. (c) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.
Published: 2010

124. New hybrid membranes for fuel cells: Plasma treated laponite based sulfonated polysulfone

Author: Fabienne Poncin-Epaillard, Stéphane Marais, Camille Lixon Buquet, Quang Trong Nguyen, Pierre Schaetzel, Eric Dargent, Kateryna Fatyeyeva, Dominique Langevin, Roland, Pascal, Polymères Biopolymères Surfaces (PBS), Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Polymères, colloïdes, interfaces (PCI), Le Mans Université (UM), Laboratoire catalyse et spectrochimie (LCS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), Laboratoire d’Etude et de Caractérisation des Amorphes et des Polymères (AMME-LECAP EA 4528 International Laboratory), Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Subjects: Materials science, Diffusion, Filtration and Separation, 02 engineering and technology, Sulfonic acid, Conductivity, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, Biochemistry, Styrene, chemistry.chemical_compound, Polymer chemistry, [CHIM] Chemical Sciences, [CHIM]Chemical Sciences, General Materials Science, Polysulfone, Physical and Theoretical Chemistry, chemistry.chemical_classification, Fuel cell, Water retention properties, Sorption, 021001 nanoscience & nanotechnology, 0104 chemical sciences, Composite membrane, Membrane, chemistry, Chemical engineering, Pervaporation, 0210 nano-technology, Laponite
Abstract: International audience; Sulfonated laponite particles were used to prepare polysulfone and sulfonated polysulfone composite membranes for fuel cell application. The styrene sulfonic acid groups of laponite were obtained by polymerizing the monomer after laponite activation with a He cold plasma. Membranes with different contents in modified laponite were prepared. The water retention properties of these membranes were investigated by using water pervaporation and water vapour sorption measurements. The incorporation of hydrophilic laponite increased the tortuosity path in diffusion and the quantity of water sorbed in the membranes. A study of the dynamic aspect of these measurements was carried out and the diffusion coefficients were calculated at different characteristic times. Sulfonated polysulfone membrane gave a proton conductivity of 0.09 S cm(-1). After the addition of modified laponite the conductivity was significantly increased to 25% leading to membrane of correct conductivity for fuel cell use. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.
Published: 2010

125. Effect of chemical treatments on water sorption and mechanical properties of flax fibres

Author: E. Philippe, A. Bessadok, Stéphane Marais, Sébastien Alix, Claudine Morvan, Laurent Lebrun, Institut de Thermique, Mécanique, Matériaux (ITheMM), Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA), Polymères Biopolymères Surfaces (PBS), Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH), and Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Langmuir, Linum, Environmental Engineering, Materials science, Spectrophotometry, Infrared, Surface Properties, Bioengineering, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, Diffusion, chemistry.chemical_compound, Flax, Tensile Strength, Ultimate tensile strength, Organic chemistry, Waste Management and Disposal, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Mechanical Phenomena, biology, Renewable Energy, Sustainability and the Environment, Temperature, Maleic anhydride, Water, Sorption, General Medicine, 021001 nanoscience & nanotechnology, biology.organism_classification, Silane, 0104 chemical sciences, Acetic anhydride, Kinetics, Steam, [CHIM.POLY]Chemical Sciences/Polymers, chemistry, Chemical engineering, Models, Chemical, Gravimetric analysis, Adsorption, 0210 nano-technology
Abstract: In this work, in order to improve the adhesion between a polyester matrix (unsaturated polyester resin) and flax fibres (Linum usitatissimum L.) and to increase their moisture resistance, chemical surface treatments have been used. These different treatments were performed with maleic anhydride (MA), acetic anhydride (Ac), silane (Si) and styrene (S). The modified flax fibres were characterized by means of infrared spectroscopy and surface energy analysis. The effect of these treatments on water sorption was investigated by using a gravimetric static equilibrium method. Water sorption isotherms were derived from kinetic data. The Park model based on the three sorption modes: Langmuir, Henry’s law and clustering, was successfully used to simulate the experimental sorption data. It was found that the (Ac) and particularly (S) treatments reduced overall water uptake of flax fibres. We show that tensile modulus, breaking strength and breaking strain depend on the chemical treatment used.
Published: 2009
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126. Permeation properties of poly(m-xylene adipamide) membranes

Author: Bessem Ben Doudou, Eric Dargent, Stéphane Marais, Camille Lixon Buquet, and Corinne Chappey
Subjects: Materials science, Adipamide, Permeation, Surfaces, Coatings and Films, law.invention, Amorphous solid, chemistry.chemical_compound, Crystallinity, Membrane, Chemical engineering, chemistry, law, Phase (matter), Polymer chemistry, Materials Chemistry, Pervaporation, Physical and Theoretical Chemistry, Crystallization
Abstract: The permeation properties of a semiaromatic polyamide, the poly(m-xylene adipamide) (MXD6), were investigated by water and carbon dioxide permeation experiments (pervaporation and gas permeation tests). Complementary microstructure informations were obtained from calorimetric measurements. Amorphous and semicrystalline MXD6 membranes were studied. The analysis of the water flux through amorphous MXD6 membranes showed a plasticization phenomenon followed by a water-induced crystallization. It resulted that the role played by water in these materials was complex because of the dependence of the water diffusivity on water concentration and time. Because of the presence of crystalline phase, a significant reduction of water and gas permeability of MXD6 and an increase in the delay of diffusion were observed. In terms of barrier properties for water and carbon dioxyde, MXD6 membrane crystallized at high temperature were more performant than water-induced crystallized ones. Correlations between microstructure and transport properties had been so established.
Published: 2009

127. Water barrier properties of polyamide 12/montmorillonite nanocomposite membranes: Structure and volume fraction effects

Author: Q.T Nguyen, Stéphane Marais, H. Couderc, Thierry Aubry, Allisson Saiter, Dominique Langevin, B. Alexandre, Pascal Médéric, Laboratoire d'Ingénierie des Matériaux de Bretagne (LIMATB), Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université de Brest (UBO), Institut de recherches sur la catalyse et l'environnement de Lyon (IRCELYON), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Laboratoire d’Etude et de Caractérisation des Amorphes et des Polymères (AMME-LECAP EA 4528 International Laboratory), Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Subjects: Materials science, Diffusion, Crystallization of polymers, Filtration and Separation, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, Biochemistry, chemistry.chemical_compound, Diffusivity, Polymer chemistry, General Materials Science, Physical and Theoretical Chemistry, Nanocomposite, Permeation, 021001 nanoscience & nanotechnology, Exfoliation joint, 0104 chemical sciences, Plasticization effect, Water permeation, Membrane, Montmorillonite, [CHIM.POLY]Chemical Sciences/Polymers, chemistry, Chemical engineering, Volume fraction, 0210 nano-technology
Abstract: International audience; The water barrier properties of polyamide 12/organo-modified montmorillonite nanocomposites were studied by differential permeation. The water permeability and diffusivity were calculated from permeation kinetics and discussed with respect to the composite compositions. Depending on the clay volume fraction in the 0–5% range and the rotation speed during the composite processing, two different structures were obtained: a partially intercalated structure and a partially exfoliated structure, characterized by a higher level of exfoliation for the higher speed. In agreement with the tortuous path model, the water permeability and the diffusivity decrease with increasing clay volume fraction, ϕ, up to 2.5%, for both structures. However, beyond ϕ = 2.5% for partially intercalated nanocomposites and ϕ = 4% for partially exfoliated nanocomposites, the permeability no longer decreases, but increases. This effect was larger for the partially intercalated structure than for the partially exfoliated structure. The singular variations in the water permeation properties of nanocomposite membranes were interpreted in considering not only the structural properties, including the polymer crystallinity, but also various nanocomposite/permeant interactions, taking into account the plasticization phenomenon, solubility and free volume variations. It was possible to well simulate the permeation data by considering a water concentration dependent diffusion coefficient. Tensile measurements have shown the influence of the preparation conditions of nanocomposite membranes (clay volume fraction and the rotation speed) on the mechanical properties. As for permeation tests, the best performances were obtained with partially exfoliated nanocomposites compared to partially intercalated ones.
Published: 2009
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128. Biocomposite materials from flax plants: Preparation and properties

Author: Stéphane Marais, Sébastien Alix, Laurent Lebrun, Claudine Morvan, Institut de Thermique, Mécanique, Matériaux (ITheMM), Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA), Polymères Biopolymères Surfaces (PBS), Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH), and Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Materials science, Composite number, Plasticizer, 02 engineering and technology, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 010402 general chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, 0104 chemical sciences, Matrix (chemical analysis), chemistry.chemical_compound, [CHIM.POLY]Chemical Sciences/Polymers, Mucilage, chemistry, Mechanics of Materials, Ceramics and Composites, medicine, Glutaraldehyde, Composite material, Swelling, medicine.symptom, Biocomposite, 0210 nano-technology, Natural fiber, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: Natural biocomposite materials were prepared consisting of a crosslinked natural matrix and natural fibres. Non-woven flax fibres material was chosen as a reinforcement and mucilage polysaccharides, extracted from linseeds, were used as a matrix. The matrix was crosslinked with glutaraldehyde and glycerol was added as plasticizer. The kinetic of the sorption of the water vapour by the composite was the lowest when the material was made with mucilage extracted at 40 °C. The largest swelling was 33% for 97% of relative humidity. The best mechanical performances of the composite were also obtained when the 40 °C mucilage was used as matrix: σB = 15 MPa, eB = 8%, E = 500 MPa. The increase of both rigidity and strength might be due to the high protein content that crosslinked with glutaraldehyde. Glycerol made the composites less brittle.
Published: 2008
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129. Effect of chemical treatments of Alfa (Stipa tenacissima) fibres on water-sorption properties

Author: F. Gouanvé, Irène Zimmerlin, A. Bessadok, L. Colasse, Stéphane Marais, S. Roudesli, Michel Metayer, Polymères, biopolymères, membranes (PBM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU), Ingénierie des Matériaux Polymères - Laboratoire des Matériaux Polymères et des Biomatériaux (IMP-LMPB), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Institut de Chimie du CNRS (INC), Morphodynamique Continentale et Côtière (M2C), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Materials science, ved/biology.organism_classification_rank.species, Composite number, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, Styrene, chemistry.chemical_compound, medicine, Composite material, Natural fiber, Stipa tenacissima, Acrylic acid, chemistry.chemical_classification, ved/biology, General Engineering, Maleic anhydride, Polymer, 021001 nanoscience & nanotechnology, 0104 chemical sciences, [CHIM.POLY]Chemical Sciences/Polymers, chemistry, Ceramics and Composites, Swelling, medicine.symptom, 0210 nano-technology
Abstract: International audience; Natural fibres have prooved to be an excellent reinforcers in composite materials. Since many years, for economic and environmental reasons, there has been an increasing interest in using plant fibres in composite systems. However, the main disadvantage of the natural fibres being used as reinforcers is their hydrophilic nature, therefore, the ageing of composite materials can be pronounced because of the diffusion of water molecules leading to a swelling effect. Moreover, the adhesion between natural fibres and the polymer matrix is insufficient. In this work, various chemical surface treatments have been performed on the Alfa (Stipa tenacissima) fibre. These different treatments involve acetylation (Ac), with the help of chemicals such as styrene (S), acrylic acid (AA) and maleic anhydride (MA). The treatment effects on the fibres have been characterized by means of infrared spectroscopy, surface energy, and microscopy analysis. A detailed investigation on the water sorption characteristics of Alfa fibres has been carried out. It was found that treatments reduced the overall water uptake of Alfa fibres. In particular styrene treatment allows to increase significantly moisture resistance of these fibres.
Published: 2007

130. Nanocomposite-based polyamide 12/montmorillonite : relationships between structures and transport properties

Author: Dominique Langevin, Benjamin Alexandre, Stéphane Marais, Pascal Médéric, Thierry Aubry, Laboratoire d'Ingénierie des Matériaux de Bretagne (LIMATB), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), Université de Brest (UBO)-Université de Brest (UBO)-Université de Brest (UBO), Chauvin, Noluenn, Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM), and Université de Brest (UBO)-Université de Brest (UBO)
Subjects: Materials science, General Chemical Engineering, 02 engineering and technology, [SPI.MAT] Engineering Sciences [physics]/Materials, 010402 general chemistry, Thermal diffusivity, 01 natural sciences, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, chemistry.chemical_compound, Polymer chemistry, General Materials Science, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Water Science and Technology, chemistry.chemical_classification, Aqueous solution, Nanocomposite, Water transport, Mechanical Engineering, General Chemistry, Polymer, Permeation, 021001 nanoscience & nanotechnology, 0104 chemical sciences, Montmorillonite, Chemical engineering, chemistry, Polyamide, 0210 nano-technology
Abstract: Water transport through nanocomposite-based polyamide 12/montmorillonite was investigated by permeation kinetics. Intercalated and semi-exfoliated nanocomposite structures were studied. For low montmorillonite content (≤ 5%) a decrease of water permeability was obtained for a both structures and mainly explained by an increase of the tortuosity (decrease of water diffusivity). However, this barrier effect is affected by other phenomena which depend on the structures: the plasticization phenomenon, the water solubility and the role played by the clay/polymer interface.
Published: 2006

131. Relationship between the gas and liquid water permeabilities and membrane structure in homogeneous and pseudo-bilayer membranes based on partially hydrolyzed poly(ethylene-co-vinyl acetate)

Author: Yuichi Hirata, Quang Trong Nguyen, C. Cabot, Jean-Paul Sauvage, and Stéphane Marais
Subjects: chemistry.chemical_classification, Bilayer, Membrane structure, Filtration and Separation, Polymer, Permeation, Biochemistry, chemistry.chemical_compound, Hydrolysis, Crystallinity, Membrane, chemistry, Chemical engineering, Polymer chemistry, Vinyl acetate, General Materials Science, Physical and Theoretical Chemistry
Abstract: The permeation of CO 2 , O 2 and liquid water through homogeneous and pseudo-bilayer membranes based on partially hydrolyzed poly(ethylene-co-vinyl acetate) (EVA) was studied as a function of the hydroxyl group content. It was found that the transport properties for gas and water are related to the membrane structure. Increasing the rigidity of the polymer chains and the crystallinity of the films, through longer hydrolysis, leads to enhance water and gas barrier properties, even though the films become more hydrophilic. When the hydroxyl group content increases, the ideal separation factors of water to gas permeation are significantly improved in the pseudo-bilayer membranes in comparison with the homogeneous membranes. In the pseudo-bilayer membranes, the water flux from the partially hydrolyzed layer towards the EVA layer is higher than the flux in the opposite direction. This reverse flow effect becomes more pronounced with a longer hydrolysis reaction time. The anisotropy of the water flux is governed by the partially hydrolyzed layer, which is less permeable than the EVA layer. The water permeation through the membranes used in this study is more affected by the water diffusivity than by the affinity between the material and the water molecules.
Published: 2005
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132. Transport of Water and Gases through EVA/PVC blend films – Permeation and DSC investigations

Author: Yuichi Hirata, Stéphane Marais, H. Atmani, F. Gouanvé, C. Cabot, Andreu Andrio, E. Bureau, and E. Ben Salem
Subjects: chemistry.chemical_classification, Absorption of water, Materials science, Polymers and Plastics, Hydrogen, Diffusion, Organic Chemistry, Plasticizer, chemistry.chemical_element, Water and gases permeation, Polymer, EVA copolymers, Permeation, DSC, chemistry, EVA/PVC blends, Copolymer, Composite material, Carbon
Abstract: The transport of water vapor and gases (oxygen and carbon dioxide) through poly(ethylene-co-vinyl acetate) (EVA) films of different VA content, poly(vinylchloride) (PVC) and EVA/PVC blend films, was analysed from permeation measurements. A plasticization effect of water on the material was observed for EVA films with more than 19% wt. of VA content and for the EVA/PVC blends, while for gas permeation practically all the experimental curves are characterized by a constant diffusion coefficient, whatever the VA content of the copolymer used. The increase in water absorption with the VA content leads to a steady increase in the water permeability of the EVA copolymers. By mixing the glassy PVC polymer with the EVA copolymer (in a rubbery state) reduced water and gas permeability is observed, resulting mainly from the decrease of the diffusivity due to the low segment mobility of the dense PVC material able to create hydrogen bonds between the hydrogen atoms and the Cl-substituted carbon of PVC with VA carbonyls. Compared to EVA copolymers, the EVA/PVC blends with equivalent VA contents are better in terms of selectivity.
Published: 2004

133. Impact of hydrophobic plasma treatments on the barrier properties of poly(lactic acid) films

Author: Christine Labrugère, Nadège Follain, Kateryna Fatyeyeva, Nadine Tenn, Fabienne Poncin-Epaillard, Stéphane Marais, Polymères Biopolymères Surfaces (PBS), Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Molécules et Matériaux du Mans (IMMM), Le Mans Université (UM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux (ICMCB), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Université de Bordeaux (UB), Centre de Caractérisation des Matériaux Avancés (CeCaMA), Université de Bordeaux (UB), Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Le Mans Université (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Bordeaux (UB)
Subjects: Aqueous solution, Materials science, Plasma parameters, General Chemical Engineering, technology, industry, and agriculture, Analytical chemistry, chemistry.chemical_element, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, General Chemistry, Silane, Contact angle, chemistry.chemical_compound, [CHIM.POLY]Chemical Sciences/Polymers, Differential scanning calorimetry, chemistry, Chemical engineering, X-ray photoelectron spectroscopy, Fluorine, Relative humidity
Abstract: International audience; Different hydrophobic plasma treatments (CF4, CF4/H2, CF4/C2H2, tetramethyl silane (TMS)) were applied to the poly(lactic acid) (PLA) film in order to improve its water and oxygen barrier properties. The plasma parameters, such as power, gas flow and treatment time, were optimized according to the water contact angle measurements. X-ray photoelectron spectroscopy measurements revealed the presence of either fluorine (CF, CF2, CF3) or silicon (SiOxCy) functional groups on the film surface after the fluorinated or TMS plasma treatments, respectively. The thermal properties of the treated PLA films were studied by means of the differential scanning calorimetry (DSC) measurements and were found not to be influenced by the plasma treatment. The water permeability measurements showed an improvement of the PLA barrier properties as a result of all plasma treatments used and, particularly, after CF4/C2H2 plasma. The water vapour sorption measurements confirmed well the improvement of the water barrier properties by the reduction of the water solubility. No impact of the plasma treatment on the oxygen barrier properties of the PLA film was observed, even at high relative humidity (up to 90%).
Published: 2014
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134. Permeation Properties of Poly(m-xylene adipamide) Membranes.

Author: Camille Lixon Buquet, Bessem Ben Doudou, Corinne Chappey, Eric Dargent, and Stéphane Marais
Published: 2009
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135. Effect of hydrolysis on the properties of the copolymers of ethylene-co-vinyl-acetate: DSC and permeation.

Author: Emmanuel Bureau, Yuichi Hirata, Christophe Cabot, Stéphane Marais, Jean-Marc Saiter, and Ahmed Hamou
Abstract: As soon as they are separated from their roots, fruits and vegetables exhibit multiple biochemical reactions consuming O 2 and producing H 2O and CO 2. To obtain a controlled atmosphere favorable for food conservation, packages must have high H 2O/CO 2 and O 2/CO 2 selectivities. It has been demonstrated that poly(ethylene- co-vinyl-acetate) films (EVA) of various vinyl acetate quantities are promising materials. By changing the content of vinyl-acetate (VA) in polyethylene (PE), it has also been observed that a composition of 70% w/w of VA in PE leads to a completely amorphous material. In this work, pseudo <> membranes, based on poly(ethylene- co-vinyl acetate) (EVA) containing 70 wt% of vinyl acetate, have been prepared by a treatment of unilateral hydrolysis using solutions of sodium hydroxide dissolved in a mixture of water and methanol. The influence of this hydrolysis treatment on O 2 and H 2O permeation properties is investigated. The existence of structural changes as a function of the hydrolysis duration (0?16 h) is checked by means of DSC. Without hydrolysis, a glass transition at T g = ?20 °C with ?C p ? 0.56 J/g/K is obtained. By increasing the hydrolysis time, we find that T g = constant, ?C p decreases and an endothermic melting peak (?125 °C) appears. These results lead to the conclusion that a crystalline phase occurs through hydrolysis. On the other hand, the O 2 permeability decreases with the reaction time, while the H 2O permeability passes through a maximum for a hydrolysis lasting 30 min. [ABSTRACT FROM AUTHOR]
Published: 2003
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136. Water and toluene barrier properties of a polyamide 12 modified by a surface treatment using cold plasma.

Author: Frédéric Dreux, Stéphane Marais, Fabienne Poncin-Epaillard, Michel Metayer, Michel Labbe, and Jean-Marc Saiter
Subjects: *POLYAMIDES, *TOLUENE, *WATER, *PERMEABILITY
Abstract: Abstract. CF4 and CO2 plasma treatments have been used to modify the barrier properties of a polyamide 12 (PA12) towards permeant molecules, which present opposing characteristics: water and toluene. The surface modifications were observed by atomic force microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and surface Gibbs function measurements. Both treatments lead to different surfaces; one is rather hydrophobic (with CF4) whereas the other is more hydrophilic (with CO2. The effect of this modification on permeametric properties has been investigated by liquid water and liquid toluene permeation measurements. Our results show opposite effects of the two treatments. CF4 plasma treatment leads to a reduction of water and toluene permeability. With CO2 plasma treatment, in terms of permeation, two different behaviours were observed, an increase and a decrease of permeancy for water and toluene respectively. These results are in full agreement with those obtained for the surface characterization, and confirms change in the polymeric surface affinity for the permeant leading to a variation of the materials permeancy. [ABSTRACT FROM AUTHOR]
Published: 2003
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137. Le Polyéthylène Téréphtalate, un emballage pour le vin de qualité ? Partie 1/2 : Propriétés barrière, sécurité sanitaire, analyse du cycle de vie

Author: Clara Dombre, Jérémie Wirth, Marie Toussaint, Camille Lixon, Arnaud Verbaere, Nicolas Sommerer, Jean Claude Boulet, Soline Caille, Veronique Cheynier, Peggy Rigou, Alain Samson, Jean-Michel Salmon, Jean-Claude Vidal, Stéphane Marais, Yves Gerand, Philippe Roux, Marie Helene Lemaistre, Alain Bobe, Perrine Languet, Pascale Chalier, Ingénierie des Agro-polymères et Technologies Émergentes (UMR IATE), Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Sciences Pour l'Oenologie (SPO), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université Montpellier 1 (UM1)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Unité expérimentale de Pech-Rouge (PECH ROUGE), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Polymères Biopolymères Surfaces (PBS), Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Information – Technologies – Analyse Environnementale – Procédés Agricoles (UMR ITAP), Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Sidel, Pure environnement, VAL D’ORBIEU-UCCOAR, Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Université de Montpellier (UM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [Nouvelle-Calédonie])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Unité expérimentale de Pech-Rouge, Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), and ProdInra, Archive Ouverte
Subjects: [SDV.AEN] Life Sciences [q-bio]/Food and Nutrition, [SDV.AEN]Life Sciences [q-bio]/Food and Nutrition
Abstract: Le Polyéthylène Téréphtalate, un emballage pour le vin de qualité ? Partie 1/2 : Propriétés barrière, sécurité sanitaire, analyse du cycle de vie

138. Le Polyéthylène Téréphtalate, un emballage pour le vin de qualité ?

Author: Clara Dombre, Jérémie Wirth, Marie Toussaint, Camille Lixon, Arnaud Verbaere, Nicolas Sommerer, Jean Claude Boulet, Soline Caille, Veronique Cheynier, Peggy Rigou, Alain Samson, Jean-Michel Salmon, Jean-Claude Vidal, Stéphane Marais, Yves Gerand, Philippe Roux, Marie Helene Lemaistre, Alain Bobe, Perrine Languet, Pascale Chalier, Ingénierie des Agro-polymères et Technologies Émergentes (UMR IATE), Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Sciences Pour l'Oenologie (SPO), Université Montpellier 1 (UM1)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [Nouvelle-Calédonie])-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Montpellier (UM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Unité expérimentale de Pech-Rouge, Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Polymères Biopolymères Surfaces (PBS), Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Information – Technologies – Analyse Environnementale – Procédés Agricoles (UMR ITAP), Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), Sidel, Pure environnement, VAL D’ORBIEU-UCCOAR, Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université Montpellier 1 (UM1)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Unité expérimentale de Pech-Rouge (PECH ROUGE), Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), ProdInra, Archive Ouverte, Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Université de Montpellier (UM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), and Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [Nouvelle-Calédonie])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)
Subjects: [SDV.AEN] Life Sciences [q-bio]/Food and Nutrition, [SDV.AEN]Life Sciences [q-bio]/Food and Nutrition
Abstract: Le Polyéthylène Téréphtalate, un emballage pour le vin de qualité ?

139. REMOVED: Transport and Equilibrium Properties of Sulfonic Ion–exchange Membranes

Author: Karolina Jarzynka, Stéphane Marais, Trong Q. Nguyen, Kateryna Fatyeyeva, Corinne Chappey, and Wojciech Kujawski
Subjects: Engineering, Chemical engineering, business.industry, Ion-exchange membranes, General Medicine, Telecommunications, business, GeneralLiterature_REFERENCE(e.g.,dictionaries,encyclopedias,glossaries), Engineering(all)
Abstract: This article has been removed: please see Elsevier Policy on Article Withdrawal (http://www.elsevier.com/locate/withdrawalpolicy).This article has been removed at the request of the Executive Publisher.This article has been removed because it was published without the permission of the author(s).
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140. Conception et caractérisations de matériaux composites nanostructurés à hautes propriétés barrières. Etude films multinanocouches de PE et PA6 chargés de montmorillonite

Author: Lozay, Quentin, Polymères Biopolymères Surfaces (PBS), Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Normandie Université, Stéphane Marais, and Éric Dargent
Subjects: Barrier properties, Nanocomposite, Perméation, Low linear density polyethylene, Permeation, Nanocomposites, Effet de confinement, Structure cristalline, [CHIM.POLY]Chemical Sciences/Polymers, Coextrusion, Multilayers, Propriétés barrières, Polyéthylène basse densité linéaire, Polyamide 6, Confinement effect, Crystalline structure, Multicouches
Abstract: Polymers are used in many fields such as packaging, automotive, etc. as they have good mechanical, thermal and barrier properties. Economic and environmental challenges are driving development towards more efficient and lighter materials. The aim of this thesis work was to develop multilayer composite films based on polyethylene (PE) and polyamide (PA6) with high gas and water barrier properties. A coextrusion process with multiplier elements made it possible to carry out 100 μm thick multilayers containing up to 2049 layers. Two series of PE-binder-PA6 films of different compositions were studied. Clays (organo-modified montmorillonites) were incorporated (at 0.5 and 5 wt%) into the alternating layers of PE and PA6. The structural, thermal and mechanical properties of these multilayers have been correlated with the transport properties. We observed confinement effects on nanostratification of films and crystallinity of polymers and the impact on barrier properties. We showed the complexity of the multinanolayer structures involving interphases as well as the complexity of the transfer mechanisms. The serial model for predicting permeability highlighted significant improvements in the gas barrier properties of confined PE layers but in water. The barrier effect on all of the multilayers was, however, limited due to the “on edge” orientation of the crystalline phases and structural defects. The confinement of nanofillers (at 1% v/v) in PA6 layers has made it possible to increase the barrier properties of multilayers.; Les polymères sont utilisés dans de très nombreux secteurs d’activités tels que l’emballage, l’automobile, … car sont dotés de bonnes propriétés mécaniques, thermiques et barrières. Les enjeux économiques et environnementaux poussent le développement vers des matériaux plus performants et allégés. L’objectif de ce travail de thèse visait l’élaboration de films composites multicouches à base de polyéthylène (PE) et de polyamide (PA6) offrant de hautes propriétés barrières aux gaz et à l’eau. Un procédé de coextrusion équipé d’éléments multiplicateurs a permis de réaliser des multicouches de 100 μm d’épaisseur contenant jusqu’à 2049 couches. Deux séries de films PE-liant-PA6 de compositions différentes ont été étudiées. Des argiles (montmorillonites modifiées) ont été incorporées (à 0,5 et 5 wt%) dans les couches alternées de PE et PA6. Les propriétés structurales, thermiques, mécaniques de ces multicouches ont été corrélées aux propriétés de transport. Nous avons observé des effets de confinements sur la nanostratification des films et la cristallinité des polymères et l’impact sur les propriétés barrières. Nous avons montré la complexité des structures multinanocouches impliquant les interphases ainsi que la complexité des mécanismes de transfert. Le modèle en série de prédiction de perméabilité a mis en évidence des améliorations significatives des propriétés barrières aux gaz des couches confinées de PE mais pas à l’eau. L’effet barrière sur l’ensemble des multicouches a été toutefois limité en raison des orientations « on edge » des phases cristallines et des défauts de structure. Le confinement des nanocharges (à 1% v/v) dans les couches de PA6 a permis d’accroître les propriétés barrières des multicouches.
Published: 2020

141. Développement d’un pansement à libération contrôlée d’une protéine spécifique anti-biofilm bactérien. Application aux plaies chroniques

Author: Bou Haidar, Naila, Polymères Biopolymères Surfaces (PBS), Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Normandie Université, Anthony H. Duncan, and Stéphane Marais
Subjects: Inhibition et dispersion du biofilm, [SDV.SP.PG]Life Sciences [q-bio]/Pharmaceutical sciences/Galenic pharmacology, Bacterial biofilm-targeted therapies, Adsorption de protéines, Thérapie ciblée du biofilm, Proteins adsorption, Pansements pour plaies chroniques, Asymmetric membranes, Chronic wound dressings, Cytocompatibility, Cytocompatibilité, Biofilm inhibition and dispersion, Membranes asymétriques
Abstract: Bacterial biofilms are a major obstacle to the wound healing process. In addition, they are responsible for the emergence of resistance and tolerance to antibiotics. Hence, the development of controlled drug delivery systems targeting the bacterial biofilm appears as an urgent and essential alternative therapeutic approach for the effective management of chronic wound. In this work, we developed wound dressings in which a protein, dispersin B (DB), is released capable of selectively targeting the biofilm matrix, creating a deleterious microenvironment for the bacterial biofilm. To this end, we were interested in asymmetric membranes (AMs) from biodegradable polyesters such as the poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate), the poly (butylene succinate-co-butylene adipate) (PBSA) and the polylactic acid. By the incorporation of hydrophilic porogen agents (PA), we were able to obtain AMs with a high level of porosity, exhibiting a porous interconnected network and oxygen and water vapor permeability. Using bovine serum albumin as a model protein, we demonstrated that protein loading and release from the PBSA AMs were affected by the membrane structure and the presence of residual PA. In vitro studies showed highest antibiofilm efficiency both in inhibition and dispersion (up to 80%). Normalized in vitro cytotoxicity standard assays revealed that unloaded and DB-loaded PBSA membranes met cytocompatibility criteria required for wound dressing applications.; Le biofilm bactérien constitue un obstacle majeur à la cicatrisation des plaies. Par ailleurs, il est responsable de l’émergence d’une résistance et d’une tolérance accrues aux antibiotiques. Par conséquent, le développement de systèmes de délivrance contrôlée d’un agent ciblant la structure du biofilm apparaît comme une approche thérapeutique alternative indispensable et urgente pour la prise en charge des plaies chroniques. A travers cette étude, nous avons développé des systèmes membranaires pour pansements libérant une protéine, la dispersine B (DB),capable de cibler de manière sélective la matrice du biofilm, en créant un microenvironnement délétère pour le biofilm bactérien. Pour ce faire, nous nous sommes intéressés aux membranes asymétriques (MAs) à base de polyesters biodégradables tels que le poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate), le poly (butylène succinate-co-butylène adipate) (PBSA), et l’acide polylactique. En incorporant dans la solution de polymère des agents porogènes hydrophiles (APs), nous avons pu obtenir des MAs à porosité élevée, un réseau poreux interconnecté, perméables au dioxygène et à l’eau vapeur. En utilisant l’albumine de sérum bovin, nous avons pu montrer que la capacité de piégeage de la protéine et sa libération contrôlée à partir des MAs de PBSA était influencée par la structure de celles-ci et la présence d’APs résiduels. Les études in vitro ont montré une très grande efficacité anti-biofilm à la fois en inhibition et en dispersion (jusqu’à 80%). Les tests standards normalisés de cytotoxicité in vitro ont montré que les MAs de PBSA non chargées et chargées en DB répondaient aux critères de cytocompatibilité exigées pour une application de type pansement.
Published: 2019

142. Elaboration et caractérisation de membranes nanocomposites hybrides réticulées pour appllication PEMFC et PEMEC

Author: Bredel, Thibaut, Polymères Biopolymères Surfaces (PBS), Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Normandie Université, Stéphane Marais, and Kateryna Fatyeyeva
Subjects: Proton conductivity, Membranes, Crosslinking, Grafting, Nanoparticules hybrides, Hybrid nanoparticles, Durability, Réticulation, [CHIM.POLY]Chemical Sciences/Polymers, Conductivité protonique, Acide poly(styrène sulfonique), Poly(styrene sulfonic acid), Durabilité, Greffage
Abstract: This research focuses on the crosslinking of hybrid nanocomposite membranes (HNM) for PEMEC and PEMFC application. The studied HNM are composed of a poly(vinylene fluoride) (PVDF) matrix in which silica nanoparticles functionalized with poly(styrene sulfonic acid) are dispersed. Previous works highlighted the elution of nanoparticles from the polymer matrix. Thus, the aim was to crosslink the system in order to chemically and/or physically forces the nanoparticles to remain inside the matrix. The first promising results were obtained for a HNM crosslinked with a telechelic diamine (THDA) and post-annealed at 200 °C for 16 hours. This HNM showed a proton conductivity decline at 80 °C in water of 0.8 mS·cm-1·h-1, lower than that of a reference commercial membrane (Nafion™ NRE 212), i.e. 1 mS·cm-1·h-1. Furthermore, a second way of the nanoparticle grafting on PVDF by means of a binding agent (APTES) followed by a post-annealing at 200 °C for 16 hours was also studied. This approach revealed an initial proton conductivity at 80 °C in water lower than that of THDA-crosslinked HNM, but with slightly greater durability. Two approaches studied in this work allowed decreasing by 10 the proton conductivity decline at 80 °C of a non-crosslinked HNM, while still maintaining initial performances higher than 200 mS·cm-1.; Ces travaux de recherche portent sur la réticulation de membranes nanocomposites hybrides (MNH) pour une application en PEMEC et PEMFC. Les MNH étudiées sont composées d’une matrice en poly(fluorure de vinylidène) (PVDF) dans laquelle sont dispersées des nanoparticules de silice fonctionnalisées par de l’acide poly(styrène sulfonique) (PSSA). Des études antérieures à ces travaux ont mis en évidence l’élution des nanoparticules hors de la matrice. L’enjeu a donc été de réticuler le système de façon à contraindre chimiquement et/ou physiquement les nanoparticules à rester à l’intérieur de la matrice. Les premiers résultats satisfaisants ont été obtenus pour une MNH réticulées par une diamine téléchélique (THDA) et post-cuite à 200 °C pendant 16 heures. Cette MNH a montré un déclin de conductivité protonique à 80 °C dans l’eau de 0,8 mS·cm-1·h-1, inférieur à celui d’une membrane commerciale de référence (Nafion™ NRE 212) qui est de 1 mS·cm-1·h-1. Par ailleurs, une deuxième approche a été envisagée par greffage des nanoparticules sur le PVDF par le biais d’un agent de liaison (APTES) associé à une post-cuisson de la MNH à 200 °C pendant 16 heures. Ces recherches ont conduit à une conductivité protonique initiale à 80 °C dans l’eau plus basse que celle des MNH réticulées par la THDA, mais présentant toutefois une durabilité légèrement plus importante. Les deux voies que nous avons explorées dans ce travail ont ainsi permis de diminuer au minimum par 10 le déclin de conductivité protonique à 80 °C d’une MNH non réticulée, tout en gardant des performances initiales supérieures à 200 mS·cm-1.
Published: 2019

143. Barrier properties of polycarbonate films modified by cold plasma, by filler dispersion and by polymer blends

Author: Diawara, Bassidi, Polymères Biopolymères Surfaces (PBS), Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Normandie Université, Stéphane Marais, Kateryna Fatyeyeva, Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Normand de Chimie Moléculaire Médicinale et Macromoléculaire (INC3M), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Le Havre Normandie (ULH), Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Université Le Havre Normandie (ULH), and Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Nanocomposite, Barrier properties, [CHIM.POLY]Chemical Sciences/Polymers, Polycarbonate, Polymer blends, Plasma polymerization, Propriétés barrière, Perméation, Sorption, Mélanges de polymères, Permeation, Polymérisation plasma
Abstract: The aim of the present thesis is to improve the barrier properties of polycarbonate (PC), a stiff and transparent polymer used in automotive industry as material for car headlights. PC represents a place of transfer of gas molecules and vapors coming from inside and/or outside the optics and also of migration of small species (monomers, additives) within the material itself. These phenomena often lead to a loss of the PC transparency, especially with the LED technology which does not allow the condensation dissipation. In order to overcome this limitation, three different approaches allowing the increase of materials transfer resistance were chosen. The first approach consists in the cold plasma surface treatment in order to obtain a barrier organosilicon layer on the PC substrate. This layer is obtained using a mixture of oxygen with an organosilicon precursor : hexamethyldisiloxane (HMDSO), 2,4,6,8-tetramethylcyclotetrasiloxane (TMCTS) or triethoxyfluorosilane (TEOFS). The other approaches focused on the incorporation of fillers and polymer blends permit the elaboration of micro/nano-composites of PC/mica, PC/poly(m-xylene adipamide) (MXD6) polymer blends and charged PC/MXD6/mica blends. These films were prepared using a double-screw extruder equipped with mix elements allowing the improvement of the quality and dispersion of the blend. The physico-chemical characterization of the obtained materials highlights the structure/morphology/properties relationship. The plasma deposition allows an increase of the PC thermal resistance as well as its barrier properties toward water and especially gas (N₂, O₂ and CO₂). The efficiency of the plasma treatment toward water molecules strongly depends on the layer hydrophilicity and density. PC/mica composites elaborated with mix elements are found to be more barrier toward water than toward gas, while PC/MXD6 blends are more efficient toward gas than water. Thus, the addition of low mica contents in the PC/MXD6 blend allowed to further increase the water resistance of the blend by trapping effect, while maintaining its high barrier properties toward gas. In addition, an increase of the PC thermal stability and a presevation of the transparency of PC/mica, PC/MXD6 and PC/MXD6/mica films were revealed using mix elements.; L’objectif de ce travail de thèse a été d’améliorer les propriétés barrière du polycarbonate (PC), polymère rigide et transparent utilisé dans l’industrie automobile comme matériau pour phares de voiture. Le PC est le siège de transferts de molécules de gaz et vapeurs provenant de l’intérieur et/ou de l’extérieur des optiques et également de migration de petites espèces (monomères, additifs) au sein de la matière elle-même. Ces phénomènes amènent souvent une perte de transparence du PC et d’autant plus avec la technologie LED qui ne dissipe pas la condensation. Pour y remédier, nous avons utilisé trois approches différentes permettant d’accroître la résistance au transfert des matériaux, à commencer par le traitement de surface par plasma froid afin de déposer sur le substrat de PC une couche barrière organosiliciée. La polymérisation de cette couche est effectuée en mélangeant du dioxygène avec un précurseur organosilicié : l’hexaméthyldisiloxane (HMDSO), le 2,4,6,8-tétraméthylcyclotétrasiloxane (TMCTS) ou le triéthoxyfluorosilane (TEOFS). Les autres approches axées sur les mélanges et l’incorporation de charges ont consisté à élaborer d’une part des micr/nano composites de PC/mica et de l’autre des mélanges de polymères PC/poly(m-xylène adipamide) (MXD6) et enfin le mélange chargéPC/MXD6/mica. Ces films ont été préparés à l’aide d’une extrudeuse bis-vis équipée d’éléments mélangeurs ayant pour but d’améliorer la qualité de mélange de dispersion de la matière. L’ensemble des matériaux obtenus a été caractérisé afin d’établir des relations de structure/morphologie/propriétés. Le dépôt par plasma a permis non seulement d’augmenter la résistance thermique du PC, mais aussi d’accroître son effet barrière à l’eau mais surtout aux gaz (N₂, O₂ et CO₂). L’efficacité du traitement plasma vis-à-vis de l’eau est fortement dépendante du caractère hydrophile du dépôt et de sa densité. Si les composites PC/mica élaborés avec les mélangeurs sont plus barrière à l’eau qu’aux gaz, les mélanges PC/MXD6 sont au contraire bien plus efficaces vis-à-vis des gaz que de l’eau. Ainsi l’ajout du mica à faible taux dans le mélange PC/MXD6 a permis, par effet de piégeage, d’accroître davantage la résistance à l’eau du mélange tout en maintenant des bonnes propriétés barrière aux gaz. Outre les effets barrière obtenus, nous avons réussi, par l’utilisation des éléments mélangeurs, à augmenter la stabilité thermique du PC et à conserver la transparence des films de PC/mica, PC/MXD6 et PC/MXD6/mica.
Published: 2019

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