Thèse soutenue

Limites de la méthodologie d'Arrhenius pour la prévision du vieillissement thermique de matériaux polymères utilisés en câblerie
FR  |  
EN
Accès à la thèse
Auteur / Autrice : Camille Blivet
Direction : Pierre-Olivier BussièreYaël Israëli
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie théorique, physique, analytique
Date : Soutenance le 30/06/2021
Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne (2021-...)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences fondamentales (Clermont-Ferrand)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Chimie de Clermont-Ferrand (Aubière, Puy-de-Dôme ; 2012-....)
Jury : Président / Présidente : Sandrine Thérias
Examinateurs / Examinatrices : Jean-François Larché
Rapporteurs / Rapporteuses : Xavier Colin, Éliane Espuche

Résumé

FR  |  
EN

Le polyéthylène et ses copolymères réticulés (XLPE, XLEPR) sont les matériaux les plus utilisés en câblerie électrique en tant qu’isolants. Lors de leur utilisation, ces matériaux sont soumis à des phénomènes de vieillissement thermique. La thermo-oxydation de ces matériaux provoque alors une dégradation de leurs propriétés, notamment mécaniques. L’objectif de ce travail de thèse a été de déterminer les limites d’utilisation des méthodologies de prévision de la durée de vie, basées sur la loi d’Arrhenius, de ce type de matériaux. Différentes méthodologies (critère de fin de vie, taux de conversion relatif, superposition temps/température) ont ainsi été utilisées pour la détermination d’une énergie d’activation de la réaction de thermo-oxydation sur une large gamme de températures (50 – 160 °C). Des ruptures à la loi d’Arrhenius ont été observées pour les deux matériaux à basse température (50 – 70 °C), conduisant à des surestimations considérables de la durée de vie. L’état physique (semi-cristallin/amorphe) des deux matériaux étant sensiblement différent à ces températures, l’hypothèse d’une influence unique de l’état physique sur les déviations observées a été écartée. Il a également été observé, pour les formulations stabilisées, que l’ajout d’antioxydants était responsable de ruptures Arrhenius, et cela à des températures différentes en fonction de la nature de l’antioxydant ajouté. Cette étude a ainsi permis d’alerter sur le danger de l’utilisation des méthodologies de type Arrhenius pour la prévision de la durabilité de matériaux polymères.