Thèse soutenue

Structuration multi-échelles et réponse mécanique dynamique des systèmes élastomères multiphasiques
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Auteur / Autrice : Robins Kumar
Direction : Laurent ChazeauFlorent Dalmas
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Matériaux
Date : Soutenance le 12/12/2022
Etablissement(s) : Lyon, INSA
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne)
Partenaire(s) de recherche : Membre de : Université de Lyon (2015-....)
Laboratoire : MATEIS - Matériaux : Ingénierie et Science - UMR 5510 (Rhône) - Matériaux- ingénierie et sciences / MATEIS
Jury : Président / Présidente : Valérie Gaucher
Examinateurs / Examinatrices : Laurent Chazeau, Florent Dalmas, Valérie Gaucher, Isabelle Royaud, Émilie Planès, Catherine Gauthier
Rapporteurs / Rapporteuses : Isabelle Royaud, Émilie Planès

Résumé

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Dans cette étude, de nouveaux types de systèmes élastomères - considérés comme une alternative aux nanocomposites conventionnels largement utilisés dans l'industrie pneumatique - ont été préparés et étudiés de manière approfondie. Ils sont constitués d'une matrice SBR (Styrene-Butadiene Rubber), mélangée à une résine parmi trois résines à faible poids moléculaire, avec une Tg plus élevée que le polymère, et différentes miscibilités. De tels matériaux soulèvent différentes questions : Comment l'incorporation de la résine influence-t-elle la structure du réseau de l'élastomère ? En fonction de la miscibilité et de la teneur en résine, quelle est la morphologie résultante ? Comment la morphologie évolue-t-elle avec la température, les conditions de traitement et le protocole de réticulation ? Et bien sûr, quel est l'impact de cette morphologie sur les propriétés mécaniques macroscopiques ? Deux des résines étudiées ont montré une bonne miscibilité, avec l'absence de séparation de phase, et aucune influence forte sur les réactions chimiques de réticulation du polymère. Leur impact sur le comportement viscoélastique est la conséquence (i) d'une modification de la transition vitreuse du polymère, qui est élargie en raison de la présence de fluctuations de concentration de la résine, et déplacée vers une température plus élevée, et (ii) de la dilution du polymère pendant sa réticulation, qui entraîne une diminution du module au-dessus de la température de transition vitreuse. La troisième résine présente une miscibilité plus faible. En plus d'une modification de la transition vitreuse et d'un effet de dilution, elle conduit à une séparation de phase, et donc à l'existence d'une phase riche en résine. Cette phase est rigide à température ambiante et renforce la phase riche en polymère, c'est-à-dire la matrice élastomère. Il est intéressant de noter que cette séparation de phase dépend légèrement de la température, avec une cinétique qui peut fournir une nouvelle façon de piloter la réponse viscoélastique du matériau.