Vieillissement sous irradiation d'EPDM : modification des propriétés d'usage

• Auteur / Autrice : Nathalie Celette
• Direction : Joël Davenas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Matériaux polymères & composites
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Joël Davenas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réticulation (polymérisation)

Copolymères

Oxydation

Radiochimie

Élastomères

Résumé

Ce travail concerne l'étude de matériaux susceptibles d'être utilisés comme gaine isolante de câbles électriques en centrale nucléaire. L'objectif principal fut de relier l'évolution des propriétés d'usage à celles de la structure moléculaire et de la morphologie cristalline après l'irradiation. Les EPDM étudiés sont des terpolymères (éthylène-propylène-norbornène) semi-cristallins à faible taux de cristallinité (Xc environ égal à 10 %). Trois formulations sont choisies : l'élastomères seul, l'élastomère vulcanisé et l'élastomère vulcanisé possédant un antioxydant. La détermination de la morphologie cristalline s'avère difficile vu le faible taux de cristallinité. Les zone cristallines sont de petites tailles mais nombreuses. Elles jouent le rôle de nœuds physiques et modifient beaucoup les propriétés mécanique. L'élastomère seul réticule chimiquement avec l'augmentation de la dose d'irradiations gammas sous oxygène puis se dégrade pour une dose supérieure à 100 kGy. L'influence des cristallites est prédominante avant leur fusion : le matériau devient plus rigide et plus fragile. La comparaison des différentes formulations montre que l'antioxydant semble être en trop faible quantité (0,1 wt %) pour jouer un rôle protecteur. Par contre, la vulcanisation initiale entraîne une diminution de la cristallinité associée à des cristallites encore plus petites. Lors de l'irradiation gamma, c'est la dégradation des matériaux qui prédomine après a fusion des cristallites. Ils sont moins rigides mais aussi plus fragiles avec l'augmentation de la dose d'irradiation. Lors d'irradiations électroniques sous atmosphère inerte, les trois formulations réticulent avec l'augmentation de la dose d'irradiation. C'est donc l'atmosphère choisie durant l'irradiation qui contrôle l'évolution des propriétés. De plus, les effets sont amplifiés pour des irradiations gammas en raison du faible débit de dose utilisé donnant des temps d'exposition plus longs pour une même dose totale intégrée.