Étude de l'influence de la dispersion de nanotubes de carbone sur les propriétés électriques de composites à matrice PEEK

Study of the influence of carbon nanotubes dispersion on the electrical properties of PEEK matrix composites

• Auteur / Autrice : Pauline Van Durmen
• Direction : Philippe Demont
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et génie des matériaux
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Industrie aéronautique

Propriétés électriques

Composites à fibres

Nanotubes

Mots clés libres

Polymère

Nanotubes de carbone

Composites

Dispersion

Conductivité électrique

Permittivité diélectique

Percolation électrique

Propriétés mécaniques

Résumé

Ce travail de thèse a permis le développement de composites conducteurs d'électricité pour des applications aéronautiques. La matrice Poly (Ether Ether Ketone) PEEK non miscible dans les solvants organiques communs à température ambiante entraine une mise en œuvre à l'état fondue. La dispersion de nanotubes de carbone multi­parois (MWNTs) avec le PEEK sous forme de poudre est réalisés par voie solvant suivie d'une mise en œuvre par extrusion à très haute température. La mise en forme des échantillons est réalisée par compression. L'état de dispersion est étudié par observation de la microstructure. L'étude des propriétés électriques permet d'observer un seuil de percolation à environ 1,5 % massique en MWNTs. La conductivité des composites atteint 1 S/m. Le faible taux de charge des composites permet la conservation des propriétés mécaniques et de structure cristalline de la matrice PEEK. L'état de dispersion des MWNTs et les propriétés conductrices des composites ont été étudiés en fonction de la fonctionnalisation par l'acide palmitique, de la purification des MWNTs et de la fonctionnalisation par des oligomères de Poly (Ether Ketone Ketone).

This thesis presents the processing and the characterization of electrically conductive composites for aeronautic applications. The multi­walled carbon nanotubes (MWNTs) dispersion in a thermoplastic Poly(Ether Ether Ketone) (PEEK) was realized according to a solvent way followed by high­temperature extrusion. The study of the electrical properties of PEEK/MWNT composites showed a percolation threshold at 1. 5 wt. % MWNTs and a maximum electrical conductivity of 1 S/m. The change of the composites dielectric properties with the MWNTs weight fraction reveals a percolation phenomenon in the dielectric permittivity behavior at the electrical percolation. The low filler content enables the maintenance of the structural and mechanical properties of PEEK matrix. The MWNTs dispersion state and the electrical properties of composites were studied and discussed according to the amphiphilic molecules (palmitic acid) and Poly (Ether Ketone Ketone) (PEKK) oligomers addition and MWNTs purification.