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Cette fiche, volontairement non exhaustive, est centrée sur une famille de polymères constitués d’une chaine macromoléculaire hydrosoluble greffée par des chaines latérales hydrophobes. Ces polymères hydrophobiquement associatifs ont des propriétés viscosifiantes intéressantes qui dépendent de leur concentration dans l’eau.

La figure 1 montre l’effet de la concentration sur la viscosité dans un domaine de taux de cisaillement de 1 à 1000 s^-1. Aux faibles concentrations, entre 0.1 et 2% (g/g), les solutions de ce polymère se comportent comme un liquide newtonien dont la viscosité augmente lorsque la concentration augmente. Aux faibles concentrations, le polymère est « recroquevillé » sur lui-même à cause des interactions hydrophobes intramoléculaires, il se comporte comme un globule indépendant.  A partir de 3%, la solution devient légèrement rhéofluidifiante c'est-à-dire que sa viscosité commence à diminuer aux vitesses de cisaillements les plus élevés. A 4%, le saut de viscosité observé est lié à une transition des interactions hydrophobes intramoléculaires vers des interactions intermoléculaires. En effet, les  polymères qui sont très proches, s’organisent en un réseau dont les points de jonction sont des « nœuds » formés par les chaines latérales hydrophobes. Les solutions les plus concentrées en polymère sont fortement rhéofluidifiantes, il suffit de les cisailler légèrement pour casser ces interactions hydrophobes qui sont non covalentes et donc très fragiles. La déstructuration du réseau s’accompagne d’une baisse de viscosité.

La figure 2 porte  la viscosité  mesurée à un taux de cisaillement de 1 s^-1 en fonction de la concentration en polymères.  Ce graphe met en évidence un effet important du greffage par les chaines hydrophobes sur la viscosité du polymère associatif (♦) comparé à celle du polymère précurseur (♦) qui évolue faiblement avec l’augmentation de concentration.

A partir des données expérimentales, il est possible de calculer la concentration critique de recouvrement C*. Ce graphe montre deux branches bien distinctes, l’une correspond aux viscosités mesurées aux faibles concentrations et l’autre aux viscosités mesurées aux concentrations élevées. Le point de croisement entre ces deux branches caractérise la concentration critique de recouvrement C*, c'est-à-dire la concentration où les pelotes de polymères sont en contact. Cette concentration marque la transition entre le régime dilué et le régime semi dilué.

Source : Données expérimentales et illustrations (TP 2e année ESPCI et Cours L3 UPMC, Guylaine  Ducouret)