Vieillissement artificiel et vieillissement naturel en ambiance tropicale de composites modèles époxy/verre : approche nanoscopique de l'étude des interphases
Auteur / Autrice : | Thanh Hoi Nguyen |
Direction : | Jean-François Chailan |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Chimie |
Date : | Soutenance le 10/07/2013 |
Etablissement(s) : | Toulon en cotutelle avec Université de Danang (Vietnam) |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Mer et Sciences (Toulon ; 2012-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire Matériaux Polymères Interfaces Environnement Marin (La Garde, Var ; 2008-....) - Mapiem |
Mots clés
Résumé
Un composite époxy/fibre de verre élaboré à partir de matériaux simplifiés a été soumis en parallèle à du vieillissement artificiel (UV et thermohydrique) et à du vieillissement naturel (climat tropical humide). Une étude des matériaux (résine seule et composite) à travers un large panel de techniques de caractérisation physico-chimiques, mécaniques et de moyens d’observation (MEB, AFM) a permis d’identifier clairement la structure, la morphologie et les principales propriétés du réseau époxy-amine de l’état initial. Une caractérisation systématique des échantillons par couches de 20 microns d’épaisseur a permis, en particulier, d’identifier un gradient de structure et de propriétés dans les 200 premiers microns à la surface des plaques de résine et de composite. Ce gradient est attribué à l’évaporation du durcisseur amine lors de l’élaboration des matériaux. Dans les plaques de composites, le DMA ainsi que l’AFM ont permis de mettre en évidence une zone d’interphase autour des fibres pour laquelle le réseau époxy-amine présente des caractéristiques différentes de celles de la résine en masse.La même méthodologie a été adoptée pour suivre l’évolution de ces matériaux lors des vieillissements artificiels et naturels.Les études séparées des vieillissements UV et thermohydrique ont permis de mettre en évidence les altérations chimiques et physico-chimiques de la matrice seule d’une part, et des interphases fibres/matrice d’autre part. Le vieillissement photochimique se montre le plus dégradant pour la surface des plaques, alors que les effets du vieillissement thermohydrique sont principalement observés au niveau des interfaces fibres/matrice dans les composites. Dans les deux cas également, nous pouvons proposer des mécanismes simplifiés de dégradation de la résine époxy-amine.Enfin, les résultats de caractérisation après le vieillissement naturel nous permettent de faire des corrélations avec les vieillissements artificiels et de pointer les effets prépondérants des deux paramètres de vieillissement, ainsi que d’avancer un facteur d’accélération.