Résines époxy/amine pour le rotomoulage réactif : étude de la rhéocinétique et simulation numérique de l'écoulement

par Eskandar Mounif

Thèse de doctorat en Mécanique et matériaux

Sous la direction de Abbas Tcharkhtchi.

Soutenue en 2008

à Paris, ENSAM .


  • Résumé

    Cette thèse porte sur l'étude rhéocinétique de deux systèmes époxy/amine, DGEBA/DETDA et DGEBA/IPD pour le rotomoulage réactif. Les paramètres cinétiques du mécanisme auto-catalytique et non catalytique de la réticulation isotherme ont été identifiés par une méthode inverse à l'aide des résultats du suivi cinétique par spectroscopie proche infra rouge (PIR). La différence du comportement rhéocinétique entre les deux systèmes est attribuée à la différence de réactivité intrinsèque des groupes amines mis en jeu et l'importance de l'effet de substitution (réactivité des amines primaires par rapport aux amines secondaire) des deux durcisseurs. Une nouvelle méthode de détermination de l'effet de substitution a été établie, en utilisant les taux de conversion de l'époxy et de l'amine primaire mesurées par PIR. L'analyse des phénomènes de vitrification et gélification des deux systèmes a permis d'établir le diagramme Temps-Température-Transformation (TTT). La comparaison de la rotomoulabilité des deux systèmes a été effectuée par l'ajout des courbes d'iso-viscosité sur le diagramme TTT. L'écoulement au cours du rotomoulage a été modélisé par un écoulement à surface libre sous gravité d'un fluide réactif à l'intérieure d'un cylindre horizontal en rotation autour de son axe principal. Dans le cas des fluides de viscosité faible, la méthode lagrangienne de Smoothed Particle Hydrodynamics SPH, a été appliquée en utilisant une expression adaptée de la viscosité.

  • Titre traduit

    Epoxy/amine resins for reactive rotational molding : rheokinetic study and 2D simulation of the flow


  • Résumé

    This Ph. D research work is about the rheo-kinetics study of two epoxy/amine systems (DGEBA/DETDA and DGEBA/IPD) for reactive rotational molding (RRM). The kinetic parameters of the auto-catalytic and non catalytic crosslinking was established using inverse method of the in situ isothermal crosslinking by Near Infrared Spectroscopy (NIR). The difference of the rheokinetic behaviour and the viscosity variation between two systems was explained by the difference of reactivity of the amine hardener and especially the substitution effect (the reactivity of secondary amine is less than the one of the primary amine groups). A new method of substitution effect was established by using the conversion ratio of epoxy and primary amine groups as measured by NIR. Time-Temperature-Transformation diagram was established after studying the vitrification and gelation by thermal and rheological analysis. The "rotomouldability" of both systems was estimated by adding the iso-viscosity curves on TTT diagrams. The free surface flow during rotational molding was modeled by the fluid flow inside a horizontal rotating cylinder. The meshless and lagrangian Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method was applied to simulate the flow by using an adapted viscosity expression.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (130 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.

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