Propriétés mécaniques et physico-chimiques d'un adhésif structural thermostable : fluage et oxydation

par Nicola Piccirelli

Thèse de doctorat en Sciences et Génie des matériaux

Sous la direction de Martin Shanahan.

Soutenue en 1997

à l'ENSMP .


  • Résumé

    L'objectif de cette thèse est la caractérisation du comportement en fluage des assemblages collés constitués d'un adhésif époxyde-imide « haute température » et d'un substrat en acier inoxydable. Nous avons étudié les effets de la température, de l'environnement et de la charge appliquée sur la microstructure du polymère et la tenue dès l'assemblages collés. L'étude du fluage d'adhésif massique a montré que le polymère subit des modifications physico-chimiques produisant une diminution de la sa Tg, sous l'effet combiné de la contrainte, de la température et de l'environnement. Ces évolutions microstructurales sont associées à une scission de liaisons macromoléculaires dûe à l'oxydation du polymère et favorisée par l'application de la contrainte. L'oxydation, sans contrainte, reste localisée près de la surface de l’adhésif massique et conduit à la formation d'une couche dégradée passivante. La présence du tissu de verre (support) et la formation de fissures favorisent l'oxydation à coeur du matériau. Des effets similaires sont observés sur les assemblages collés. La vitesse de déformation en fluage des joints structuraux est gouvernée par deux mécanismes macromoléculaires majoritaires suivant les conditions de température et de charge appliquées. Le fluage à faible température et/ou contrainte se caractérise par une faible vitesse de déformation (processus 1, faible mobilité moléculaire). En revanche, lorsque les conditions de fluages sont trop sévères, la forte mobilité moléculaire (processus 2) conduit à des vitesses de déformation plus élevées. L'activation du mécanisme 2 semble liée à une oxydation du joint d’adhésif conduisant à une scission de liaisons macromoléculaires et à une diminution de la Tg de l’adhésif. Enfin, l'oxydation interfaciale des assemblages collés intervenant durant le fluage, affaiblit les liaisons polymère/métal et diminue la durée de vie des assemblages collés.

  • Titre traduit

    Mechanical and physico-chemical properties of a thermostable structural adhesif : creep and oxydation


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    The aim of this thesis is to characterise the creep behaviour of structural joints composed of an epoxy-imide high temperature adhesive and stainless steel substrates. We have studied the effects of temperature, environment and applied load on the microstructure of the bulk adhesive and on the durability of the structural joint. Study of the creep behaviour of the bulk adhesive has shown physico-chemical changes due to the combinaison of stress, temperature and environment. Modification result in a decrease of Tg. We have attributed these microstructural changes to chain scission due to oxidation of the polymer, assisted by creep stress. Oxidation, without applied stress, seems only to occur near the surface of bulk material and produces a ''passivating" layer which limits degradation rate. However, the presence of a glass fibre support and the formation of cracks facilitate bulk oxidation. Similar microstructural changes have been observed on the adhesive joints. Creep strain rate seems to be governed by two mechanisms depending on conditions. At low temperature and/or low stress, creep is characterised by reduced molecular mobility and a low strain rate (mechanism 1). When creep conditions are severe, molecular mobility increases and therefore strain rate increase (mechanism 2). The activation of mechanism 2 has been attributed to oxidation of the adhesive, leading to macromolecular chain scission and a decrease of Tg of the adhesive. Finally, during the creep of structural joints, interfacial oxidation weakens the adhesive/substrates bonding thus shortening joint life.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (254 p.-XII p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. [255-264], 148 réf.

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  • Bibliothèque : Mines ParisTech. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : EMP 145 499 CCL.TH. 874
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