Matériaux composites structuraux à base PEEK élaborés par thermo-compression dynamique : relation procédé-propriétés

PEEK-based structural composite materials manufactured by dynamic thermo-compression : process-properties relationship

• Auteur / Autrice : Émeline Bessard
• Direction : Gérard Bernhart, Olivier De Almeida
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique et mécanique des matériaux
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Thermoplastiques

Cristallisation

Composites à fibres

Mots clés libres

Matrice thermoplastique

Cristallisation

Cinétique

Modélisation

Imprégnation

Résumé

Cette étude a pour objectif d'explorer la mise en œuvre de composites C/PEEK par thermocompression par l'évaluation de deux semi-produits textiles (poudré et comélé) et en mettant à profit les capacités du pilote EDyCO doté de la technologie Cage System(r) qui offre de nouvelles perspectives d'optimisation de mise en œuvre de composites à matrice thermoplastique. La première partie est consacrée à l'étude de l'influence des semi-produits et des paramètres du procédé sur la consolidation. Des couples de paramètres favorables à l'imprégnation des renforts ont pu être proposés en montrant que la dégradation du PEEK influence la consolidation. Puis, la cristallisation et la cinétique de cristallisation du PEEK pur et renforcé ont été étudiée. Un modèle unifié a été proposé pour prédire les cinétiques de cristallisation en rendant compte du phénomène de double pics de fusion. Enfin, des cycles de mise en œuvre optimaux sont proposés et les propriétés mécaniques des composites sont évaluées.

The study objective is to investigate C/PEEK composites manufacturing by thermocompression by gauging two textile semi-products and by taking advantage of the EdyCO pilot capabilities featuring Cage System(r) technology. This process enables to reach high heating and cooling rate and to realise complex thermical cycles that offer new optimisation perspectives of application of thermoplastic resin composites. This work is about the study of manufacturing of two semi-products, the first one being a dry fabric of carbon powdered by PEEK, the other one being a multiaxial of continuous commingled yarns of C/PEEK. The first part of this work is focused on the study of the influence of semi-products and process parameters on consolidation phase of composite plates. Indeed, use of EDyCO pilot enabled to investigate high manufacturing temperature in order to suggest parameters propitious to reinforcement impregnation. The obtained results show that matrix degradation influences consolidation and that commingled structure may be harmful to impregnation. Cooling phase of thermo-compression cycle represents the second part of the this study. Thus, neat and reinforced PEEK crystallization and crystallization kinetics were characterised during anisotherm and isotherm cooling. A unified model was designed to predict crystallization kinetic of both neat and reinforced PEEK. This model describes PEEK crystallization as resulting from the contribution of two mechanisms to debrief of double melting peak phenomena. The influence of degradation is also analysed. To conclude this work, adapted optimal manufacturing cycles are proposed and mechanical properties are evaluated.