Thèse soutenue

Matériaux époxy vitrimères basés sur la chimie des échanges de disulfures : étude expérimentale et modélisation de la relaxation de contrainte - application aux composites renforcés par des nano fibrilles de cellulose

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Auteur / Autrice : Isis Castro Cabrera
Direction : Pascal Carrière
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie
Date : Soutenance le 13/09/2021
Etablissement(s) : Toulon
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-....)
Jury : Président / Présidente : Jean-Pierre Habas
Examinateurs / Examinatrices : Maurice Brogly, Hugues Brisset, Sophie Berlioz, Ahmad Fahs
Rapporteurs / Rapporteuses : Edith Peuvrel-Disdier, Renaud Nicolaÿ

Résumé

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Les résines époxy thermodurcissables ont attiré l'attention de nombreuses industries en raison de leur polyvalence, des adhésifs aux matériaux composites. Malgré leur versatilité, le recyclage, la durabilité et développement durable de ces thermodurs majoritairement pétrosourcés limitent leur utilisation. Des réseaux adaptables covalents (CAN) comme les vitrimères peuvent offrir une solution pour faire face à ces problèmes. Le système époxy DGEBA‒4-APDS, basé sur la chimie d'échange de disulfures, a montré des propriétés de recyclabilité, mais son comportement vitrimère n'a pas été encore complètement vérifié. Dans le présent travail, toutes les propriétés propres aux vitrimères sont étudiées afin de s’assurer du caractère vitrimère de ce matériau. De façon intéressante, la température d’échange des liaisons réversibles propre aux vitrimères (Tv) est proche de la transition vitreuse du matériau (Tg). Il en découle que sa relaxation, qui s’opère légèrement au-dessus de sa Tg, est influencée à la fois par les réactions d'échange des liaisons réversibles et par la relaxation du polymère en lui-même. De ce fait, il est proposé un modèle adapté de relaxation des contraintes qui prend en compte ces deux phénomènes. Ce modèle rhéologique a permis également d'évaluer la relaxation de cette matrice époxy-vitrimère renforcée par des nanofibrilles de cellulose (NFC). Ce composite vitrimère à base de NFC est un matériau léger durable et présentant des propriétés mécaniques similaires à celles des réseaux covalents non-adaptables. Une étude initiale pour augmenter la durabilité de ce vitrimère époxy a consisté à modifier la surface de la NFC par un agent de couplage glycidoxy silane. Une méthode simple de greffage des NFC est proposée, et la caractérisation du réseau silane entourant les NFC a été réalisée.