Microencapsulation et autoréparation (self-healing) de polymères pour des applications aérospatiales

Microencapsulation and self-healing polymer for space application

• Auteur / Autrice : Wael Ballout
• Direction : Alain Périchaud, Jacky Kister
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physicochimie, analyse et spectroscopie moléculaire
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polyaddition

Photopolymères

Sol-gel, Procédé

Polycondensation

Microencapsulation

Résumé

Le thème de ce travail est l'autoréparation par microencapsulation et incorporation dans un revêtement polymère (polyimide, résine. . . ) pouvant subir une dégradation. Dans notre étude, nous nous intéresserons tout particulièrement à l'autoréparation des matériaux pour une application aérospatiale. Le choix de l'agent autoréparant dépend directement des conditions physiques de l'espace (température maximum : +300°C coté exposé aux rayons solaires, -120°C coté non exposé aux rayons solaires, radiations UV 200-400 nm et une pression de 10[-4] Pa). Notre choix s'est donc porté sur le triméthylolpropane triacrylate. Les microcapsules obtenues par différents procédés d'encapsulation tels que la polymérisation, la polycondensation interfaciale et la polymérisation sol-gel ont été étudiées. Les analyses spectroscopique (IR : infrarouge) et thermique (ATG : analyse thermogravimétrique) nous ont permis de montrer la présence de l'agent de réparation dans les microcapsules synthétisées, quelque soit le procédé employé. Cependant, l'encapsulation par polymérisation sol-gel est la plus adaptée. L'incorporation de ces particules chargées en agent autoréparant dans une matrice polyimide a permis l'autoréparation après endommagement de ce dernier. En effet, l'agent autoréparant libéré par contrainte mécanique a polymérisé après 20 minutes d'irradiations UV.

The aim of this work is self-healing by microencapsulation and incorporation into a polymer coatmg (polyimide, resin. . . ) may undergo degradation. In our study, we focus particularly on the self-healing materials for aerospace applications. The choice of healing agent depends directly of physical conditions in space (maximum temperature : 300 °C solar side, -120 °C dark side, UV radiations 200-400 nm and a low pressure 10[-4] Pa). Our choice is a trimethylolpropane triacrylate monomer. The microcapsules obtained by various encapsulation processes such as polymerization, interfacial polycondensation and sol-gel polymerization have been studied. Spectroscopic (IR : infrared) and thermal (TGA : thermogravimetric analysis) analysis have showed the presence of the healing agent in the synthesized microcapsules, whatever the process used. However, encapsulation by sol-gel polymerization is most adapted. The incorporation of these particles loaded in healing agent in a polyimide coating has the self-repair after damage of the latter. Indeed, the self-healing agent released by mechanical stress was cured after 20 minutes of UV irradiations.