Thèse soutenue

Introduction du liquide ionique via microencapsulation pour concevoir des composites epoxy-amine performants et auto-réparables
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Auteur / Autrice : Ting Shi
Direction : Jannick Duchet-RumeauJean-François Gérard
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Matériaux
Date : Soutenance le 29/03/2022
Etablissement(s) : Lyon
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne)
Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Institut national des sciences appliquées (Lyon ; 1957-....)
Laboratoire : Ingénierie des Matériaux Polymères (Auvergne Rhône-Alpes ; 2007-....) - Ingénierie des Matériaux Polymères / IMP
Jury : Président / Présidente : Roberta Bongiovanni
Examinateurs / Examinatrices : Jannick Duchet-Rumeau, Jean-François Gérard, Roberta Bongiovanni, Brigitte Vantorre-Defoort, José Maria Kenny, Sébastien Livi
Rapporteurs / Rapporteuses : Brigitte Vantorre-Defoort, José Maria Kenny

Résumé

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La résine époxy est l'un des polymères thermodurcissables les plus largement utilisés pour les applications de haute valeur ajoutée. Leur utilisation est toutefois confrontée au problème de fragilité élevée et de faible ténacité de ce type de polymère hautement réticulé, ce qui limite leurs applications à certains domaines. Par conséquent, améliorer leur ténacité pour freiner la propagation des fissures et guérir les microfissures qui pourraient se créer dans des matrices époxy pourrait conduire à une prolongation de la durée de vie de matériaux polyépoxydes comme les matériaux composites et/ou les adhésifs structuraux. Un liquide ionique (LI) a été adopté pour concevoir un matériau époxy à hautes performances en prenant en compte les excellentes propriétés intrinsèques des liquides ioniques notamment les combinaisons multiples de cations et d'anions. Ces travaux se concentrent sur l'amélioration de la ténacité et de la capacité d'auto-guérison des matrices époxy-amine via une méthodologie déjà largement maitrisée, celle faisant appel à la microencapsulation. Dans une première partie, un liquide ionique de type phosphonium a été encapsulé dans une coque de silice pour former des microcapsules capables d’améliorer la ténacité du réseau époxy-amine via les mécanismes de plasticité mis en jeu. Dans la deuxième partie, le monomère époxy a été encapsulé dans une coque de poly(urée-formaldéhyde) et des microcapsules résultantes ont été considérées comme agent cicatrisant extrinsèque combiné à un liquide ionique incorporé dans le réseau époxy-amine. Dans la dernière partie, un monomère époxy liquide ionique, c’est-à-dire un liquide ionique porteur de fonctions époxyde réactives, a été synthétisé. Celui-ci a d'abord été encapsulé dans des microcapsules à coque poly(mélamine-formaldéhyde) qui ont été ajoutées dans différentes matrices époxy-amine pour concevoir un système d'auto-cicatrisation. En conclusion, ce travail s'est concentré sur différentes stratégies combinant liquides ioniques et composés designer des microcapsules pertinentes pour des systèmes époxys. Bien entendu, les travaux exposés ouvrent vers de nombreuses applications où l’encapsulation de liquides ioniques fait sens (tribologie, corrosion, etc).