Amélioration de la stabilité du polydiméthylsiloxane en environnement géostationnaire

Development of new stable polydimethylsiloxanes in geostationary environment

• Auteur / Autrice : Mikael Planes
• Direction : Stéphane Carlotti
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Polymères
• Date : Soutenance le 04/11/2016
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques (Bordeaux) - Office national d'études et de recherches aérospatiales (France). Centre d'études et de recherches de Toulouse
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Peruch
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Carlotti, Frédéric Peruch, François Ganachaud, Laurent Billon, Patrick Navard, Stéphanie Remaury, Simon Lewandowski, Guillaume Sierra
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Ganachaud, Laurent Billon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Catalyseurs au rhodium

Effets du rayonnement ultraviolet

Détérioration

Satellites géostationnaires

Stabilité

Polydiméthylsiloxanes

Mots clés libres

Résine silicone

Environnement géostationnaire

Irradiation UV

Irradiation H+

Systèmes catalytiques

Stabilités thermique et optique

Polydimethylsiloxane

Geostationary environment

UV irradiation

H+ irradiation

Catalyst systems

Optical and thermal stability

Résumé

L’environnement géostationnaire autour de la Terre présente des conditions complexes influençant les performances ainsi que la durée de vie des satellites. En vol et au cours du temps, les polydiméthylsiloxanes se dégradent ce qui se manifeste par une perte de souplesse, de transparence, ou encore une dégradation de l'état de la surface. Dans ce contexte, le but de cette thèse consiste à étudier l’évolution de la stabilité des polydiméthylsiloxanes en environnement géostationnaire simulé et d’autre part à proposer des solutions qui permettent de limiter la dégradation des propriétés d’intérêts technologiques, optiques en particulier. La stabilisation des polydiméthylsiloxanes soumises aux irradiations UV par l’incorporation de différentes structures d’additifs (Hindered Amine Light Stabilizers, absorbeurs UV, nanocristaux de cellulose) a été étudiée. Une autre approche pour augmenter la stabilité des polydiméthylsiloxanes aux rayonnements UV a été envisagée avec le remplacement du système catalytique actuellement utilisé (catalyseur de Karstedt) par l’emploi de dérivés organométalliques à base de Rhodium ou de Platine. Des solutions concernant la stabilisation de ces polydiméthylsiloxanes aux irradiations H+, comme l’ajout d’additifs tels que le polystyrène, les silsesquioxanes ont également été proposées.

The geostationary environment around Earth is complex which strongly influences the satellites performances and lifetime. In flight and over time, polydimethylsiloxanes exhibit degradations like a loss of flexibility and transparency, or a deterioration of the surface state. In this context, the aim of this work was to study the evolution of polydimethylsiloxanes stability in geostationary environment to find solutions to limit the degradation of interest technological properties, in particular the optical one. The stabilization of silicone resins under UV irradiation has been performed by the incorporation of different additives such as Hindered Amine Light Stabilizers, UV Absorbers and cellulose nanocrystals into the PDMS matrix. Generally, polydimethylsiloxanes networks are obtained by hydrosilylation with highly active Karstedt catalyst. Various organometallics derivatives based on Rhodium and Platinum were studied as alternative catalysts for the cross-linking of polydimethylsiloxane in order to improve the UV stability. Finally, different solutions concerning the stabilization of polydimethylsiloxane to proton irradiation, such as the addition of various additives like polystyrene or silsesquioxanes have been investigated.