Adhésion de matériaux polyuréthanes : application aux propulseurs à base de propergols solides

Adhesion of polyurethanes : application to rocket engines based on solid propellants

• Auteur / Autrice : Nadine Bessaha
• Direction : Jacques Schultz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie - Physique
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Mulhouse

Mots clés

Mots clés contrôlés

Propergols

Polyuréthanes

Résumé

Dans les moteurs de fusée, le propergol solide est lié à la structure par l'intermédiaire d'un lieur. Cette étude vise à établir les mécanismes conduisant à la formation de l'interface lieur / propergol dans le but d'optimiser l'adhésion de cet assemblage. Les deux matériaux lieur et propergol sont des polyuréthanes, contenant différentes charges, à base de polybutadiène hydroxytéléchélique (PBHT), d'isophorone diisocyanate (IPDI), et, pour le lieur seulement, d'extenseurs de chaînes (diols courts). Ces diols courts favorisent la présence de fonctions uréthane liées par interactions hydrogène, formant des noeuds de réticulation physique et assurant au polyuréthane un module élevé. Des analyses mécaniques en traction et par spectroscopie infrarouge ont permis de mettre en évidence l'existence d'une interphase dans le propergol près de l'interface. Cette interphase se distingue du coeur du propergol par un module élevé dû à la présence de fonctions uréthane liées (normalement absentes du propergol) et est attribuée à la migration d'IPDI et de diols courts du lieur vers le propergol. Suivant le PBHT présent dans la formulation du lieur, le niveau d'adhérence du lieur au propergol varie, et ceci même lorsque le lieur est initialement préparé sans diol court. Ainsi, la présence de connecteurs entre le lieur et le propergol a été proposée. Ces connecteurs proviennent de la phase soluble du lieur, laquelle contient de longues chaînes (PBHT+IPDI+diols courts) libres qui vont pouvoir diffuser du lieur vers le propergol. Enfin, la réactivité des différentes fonctions alcool (du PBHT et des diols courts) vis-à-vis des fonctions isocyanate se présente comme un facteur important du comportement adhésif des assemblages lieur/propergol. Ainsi, la méthode de mélangeage des constituants du lieur en deux étapes permet d'améliorer le niveau d'adhérence entre ces deux matériaux.