Vieillissement photochimique de mélanges NBR/PVC : influence de charges et additifs sur la stabilité

Photoageing of NBR/PVC blends : influence of fillers and additives on the stability

• Auteur / Autrice : Clara Thoral
• Direction : Sandrine Thérias, Pierre-Olivier Bussière
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux, nanomatériaux et procédés
• Date : Soutenance le 28/11/2023
• 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 : Pascal Wong-Wah-Chung
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Emmanuel Richaud, Muriel Ferry

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photochimie

Détérioration

Produits synthétiques

Mots clés libres

Photochimie

Nbr/pvc

Charges

Noir de carbone

Graphène

Stabilité

Photoageing

Nbr/pvc

Fillers

Carbon black

Graphene

Stability

Résumé

Les mélanges NBR/PVC sont utilisés dans de nombreuses applications industrielles, notamment pour la production de tuyaux flexibles en charge de transporter divers carburants. En conditions naturelles d'utilisation, les facteurs environnementaux peuvent entraînés la dégradation de ces matériaux. Cette dégradation mène à une perte de propriétés fonctionnelles des mélanges NBR/PVC qui ne seront alors plus en mesure de remplir le cahier des charges initial. Dans ce travail de recherche, nous nous sommes particulièrement intéressés à un phénomène qui est l'apparition de craquelures. Pour comprendre ce qui menait à la formation de craquelure en surface de matériaux en NBR/PVC, nous nous sommes focalisés sur l'impact de la lumière combinée à l'oxygène (photooxydation) et la formation de profil de dégradation au sein du matériau. Un profil de dégradation étant une différence de propriété entre la surface et le cœur d'un échantillon généralement épais. Pour réaliser cette étude, nous avons utilisé une méthodologie dite « multi-échelles » ; nous avons étudié les changements qui surviennent à toute échelle du matériau, allant des modifications chimiques aux modifications des propriétés mécaniques. L'objectif étant d'identifier ces changements et de les corréler entre eux afin de comprendre ce qui gouverne la dégradation des mélanges NBR/PVC. Nous avons tout d'abord travaillé sur des échantillons modèles auxquels nous avons appliqué notre méthode d'analyse afin de la valider puis nous avons ensuite complexifier les formulations étudiées. L'un des points de notre travail a porté sur l'amélioration de la photostabilité des mélanges NBR/PVC grâce à l'ajout de graphène, décrit dans la littérature comme un stabilisant prometteur. Nous avons comparé des mélanges avec du noir de carbone et des mélanges avec graphène pour tester son efficacité.

NBR/PVC blends are used in many industrial applications, including the production of flexible hoses for transporting various fuels. Under natural conditions of use, environmental factors can lead to degradation of these materials. This degradation leads to a loss of functional properties in the NBR/PVC blends, which are then no longer able to fulfil the requirements. In this research work, we were particularly interested in the phenomenon of cracking. To understand what generates to the formation of cracks on the surface of NBR/PVC materials, we focused on the impact of light combined with oxygen (photooxidation) and the formation of degradation profiles within the material. A degradation profile is a difference in property between the surface and the core of a generally thick sample. To carry out this study, we used a 'multi-scale' methodology; we studied the changes that occur at every scale of the material, from changes in chemical structure to changes in mechanical properties. The aim was to identify these modifications and correlate them in order to understand what governs the degradation of NBR/PVC blends. We first worked on model samples and applied our analysis method in order to validate it, and then we made the formulations more complex. One of the focuses of our work was to improve the photostability of NBR/PVC blends. To this end, we studied the degradation of these blends in the presence of graphene, described in the literature as a promising stabilizer, which we compared to blends with carbon black to test the stabilizing effect of graphene.