Thèse soutenue

Vieillissement thermique du polydicyclopentadiène
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Auteur / Autrice : Jing Huang
Direction : Emmanuel Richaud
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique-matériaux (AM)
Date : Soutenance le 06/12/2019
Etablissement(s) : Paris, ENSAM
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Procédés et Ingeniérie en Mécanique et Matériaux (Paris) - Procédés et Ingénierie en Mécanique et Matériaux [Paris] / PIMM
Jury : Président / Présidente : Jean-Luc Gardette
Examinateurs / Examinatrices : Emmanuel Richaud, Christa Fittschen, Riccardo Amorati, Véronique Montembault, Pierre Yves Le Gac, Renata Drozdzak-Matusiak
Rapporteurs / Rapporteuses : Christa Fittschen, Riccardo Amorati

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Le polydicyclopentadiène (PDCPD) est un polymère thermodurcissable synthétisé à partir de la polymérisation par métathèse par ouverture de cycle, qui présente l'avantage d'un temps de polymérisation court du fait de la présence de doubles liaisons et de l'utilisation de catalyseurs organométalliques. Dans cette thèse, PDCPD est considéré comme un candidat pour des applications en milieu marin, pour lesquelles la question de la durabilité doit être évaluée. L'objectif de ce travail est d'établir un modèle cinétique non empirique pour la prédiction de la durée de vie du PDCPD au cours de l'oxydation thermique. Tout d'abord, la caractérisation par spectroscopie Infrarouge et dosages des peroxydes au cours de l’oxydation a été réalisée afin de mettre en place un modèle cinétique pour le PDCPD sans stabilisant. En particulier, les constantes de vitesse d'initiation ont été identifiées par une étude de la thermolyse des hydroperoxydes; les constantes de vitesse de terminaison ont été obtenues par des expériences spécifiques sous différentes pressions d'oxygène. L'effet du catalyseur sur la cinétique d'oxydation a également été étudié dans ce travail. La consommation de doubles liaisons du polymère entraîne une augmentation significative de la concentration de nœuds de réticulation, puis une augmentation de la contrainte de rupture de PDCPD. Le modèle cinétique créé prédit ces tendances ainsi que l'épaisseur de la couche oxydée. L'effet des stabilisants visant à ralentir la vitesse d'oxydation a également étudié expérimentalement puis modélisé. En particulier, les amines encombrées (HALS) se sont révélées très efficaces et compatibles avec les catalyseurs de la ROMP. Dans la dernière partie, l’effet de l’oxydation thermique du PDCPD sur le comportement de sorption de l’eau a été étudié. Le PDCPD vierge présente une très faible absorption d'eau à cause de sa structure apolaire, alors que le PDCPD vieilli est plus hydrophile en raison de la formation de groupes polaires ce qui peut avoir une influence sur sa durée de vie en milieu marin.