Vers la conception d'interphases modeles en adhesion : elaboration de films de primaires et caracterisation de l'adherence pour le systeme aluminium/organosilanes/elastomeres silicones

Towards the design of model interphases in adhesion: primer films elaboration and adherence characterization in the system aluminium/organosilanes/silicone elastomers

• Auteur / Autrice : Jérôme Pascal
• Direction : DARQUE-CERETTI
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Paris, ENMP

Résumé

Dans le cadre scientifique de l'adhesion des elastomeres silicones sur des solides, ce travail porte sur la caracterisation du role de l'interphase formee a partir de couches de primaires d'adhesion a base d'organosilanes. La demarche experimentale s'appuie sur une approche physico-chimique (caracterisation des surfaces par xps et par mouillage) et sur une approche mecanique (adherence d'un elastomere en cisaillement simple). L'elaboration de films de primaires a partir de solutions d'organosilanes est un sujet complexe du fait de la presence de differentes fonctionnalites chimiques en solution et de la multiplicite de leurs roles possibles au cours des etapes successives. Ramenee au systeme modele tetraethoxysilane/ethanol/eau, l'etude a permis de degager une grande analogie entre la formation de couches primaires d'adhesion et l'elaboration de films minces par la voie sol-gel, et ainsi d'identifier les etapes et les parametres du processus. La perspective qui s'en degage est celle de maitriser la structure du reseau mince qui se construit, et donc de permettre de separer les aspects structure des aspects physico-chimie de surface dans l'etude du fonctionnement des films de primaires. L'adherence solide/elastomere est etudiee par un essai de type joint plat. Sous certaines hypotheses, il est montre que le comportement hyperelastique de l'elastomere conduit a un champ de contraintes uniforme et domine par une composante resultant des grandes deformations ; un critere de rupture en plus grande contrainte principale permet de proposer un schema de fissuration qui rend compte des facies observes dans les cas de forte adhesion. En appliquant l'essai aux couples surface traitee/elastomere charge, les ecarts de comportement elastique entre joints revelent une influence nette de certaines surfaces sur la reticulation de l'elastomere. Pour la rupture, la comparaison des resultats obtenus pour deux elastomeres ne differant que par leur taux de charges suggere que c'est l'extension principale atteinte a la rupture qui caracterise le mieux l'adherence avec cet essai. L'analyse par xps des surfaces issues de ruptures interfaciales a permis de localiser en detail les lieux de propagation et d'observer des effets de migration de produits des reactions de reticulation. Finalement, l'interference entre adhesion et reticulation se revele etre une question tout a fait centrale