Élaboration de matériaux hautement stable thermiquement par modification et fonctionnalisation de la résine bisphthalonitrile

Preparation of highly thermostable materials by modification and functionalization of bisphthalonitrile resin

• Auteur / Autrice : Ya-Jie Lei
• Direction : Guo Hua Hu, Xiao Bo Liu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés et des produits
• Date : Soutenance le 24/07/2013
• Etablissement(s) : Université de Lorraine en cotutelle avec University of science and technology of China
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire réactions et génie des procédés
• Jury : Président / Présidente : Jie Yang
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jie Yang, Jin Bo Bai

Mots clés

Mots clés contrôlés

Micro-ondes

Nanotubes

Matériaux -- Effets des hautes températures

Fonctionnalisation des surfaces (chimie)

Benzènedicarbonitrile

Mots clés libres

Bisphthalonitrile

Modification

Fonctionnalisation

Nanotubes de carbone

Matériaux absorbants de micro-ondes

Bisphthalonitrile

Modification

Functionalization

Carbon nanotubes

Microwave absorbing materials

Résumé

Les polymères de phtalonitrile sont obtenus par des réactions d'addition des groupements cyano à haute température et pour un temps long à partir de dérivés de phtalonitrile. Ils trouvent de nombreuses applications dans les domaines de pointe comme l'aérospatiale et la marine. Cependant, leurs performances sont limitées par les inconvénients suivants : (1) fragilité liée intrinsèquement à leur réseau structural, (2) température de fusion élevée, fenêtre de conditions de mise en forme étroite, température de cuisson élevée, cinétique de cuisson faible, (3) Selon la litérature, le traitement du bisphthalonitrile pour obtenir la résine correspondante s'effectue souvent à des températures inférieures à 500°C. Il y a peu d'études sur les matériaux formés à des températures supérieures à celle-ci, (4) Il n'y a pas beaucoup d'études sur la fonctionnalisation de la résine bisphthalonitrile et son domaine d'application doit être élargis. Cette thèse porte sur le dévelopement de méthodes permettant la modification et la fonctionnalisation de la résine bisphthalonitrile conduisant à une amelioration des propriétés mécaniques de celle-ci. De plus, des nanotubes de carbone ayant une morphologie différente et des matériaux capables d'absorber les hyperfréquences ont été obtenus par pyrolyse de la résine bisphthalonitrile en présence de différents catalyseurs de fer et sur une plage de température allant de 600 a 900°C

Bisphthalonitrile polymers are obtained by addition curing reaction of cyano groups upon heating phthalonitrile derivatives at elevated temperature and for an extended period of time. They have found many applications in advanced technologies such as aerospace and marine. However, their performances are limited by the following disadvantages: (1) high brittleness of the inherent network structure; (2) high melting temperature, narrow processing window, high curing temperature, low curing rate and long curing time; (3) according to the literature, the processing temperature of bisphthalonitrile resin-based composites is controlled at 500°C or less, whereas there are few studies on materials formed above 500°C; (4) studies on the functionalization of bisphthalonitrile resins are not abundant and its application range needs to be expanded. Based on the above statement, this thesis is focused on the modification and functionalization of bisphthalonitrile resins. The latter were modified by a variety of methods, resulting in improved mechanical properties. Moreover, carbon nanotubes with different morphologies and microwave absorbing materials were obtained by pyrolysing bisphthalonitrile resins with different metal iron catalysts in the range of 600 to 900°C