Développement de nouveaux alliages thermoplastiques pour l'aéronautique

Development of new thermoplastic blends for aeronautical applications

• Auteur / Autrice : Thomas Duval
• Direction : Anne Bergeret
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie et physicochimie des matériaux
• Date : Soutenance le 20/12/2012
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques Balard (Montpellier ; 2003-2014)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre des Matériaux de Grande Diffusion (Alès)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Pierre Habas
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne Bergeret, Jean-Pierre Habas, Jean-Marc Haudin, Christian Gondard, Jacques Cinquin, Edith Peuvrel-Disdier, Rodolphe Sonnier, Jean-Christophe Quantin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Marc Haudin, Christian Gondard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Avions -- Conception et construction

Industrie aéronautique

Rhéologie

Polymères -- Rhéologie

Thermoplastiques

Polymères cristaux liquides

Polymères

Mots clés libres

Mélanges de Polymères Hautes Performances

Polymères à Cristaux Liquides

Morphologie Fibrillaire

Amélioration de processabilité

Application aéronautique

High Performance Polymer Blends

Liquid Crystalline Polymers

Fibrillar Morphology

Processability Improvement

Aeronautical Application

Résumé

L'objectif de cette thèse est de créer de nouveaux mélanges thermoplastiques présentant une processabilité accrue comparée à des matrices thermoplastiques hautes performances utilisées dans l'industrie aéronautique. Ces matériaux ont vocation à être intégrés en atmosphère avionique pressurisée. Afin de combler le cahier des charges imposé par le domaine aéronautique, le choix des matériaux s'est porté sur un mélange incompatible de polyétheréthercétone PEEK et de polymères à cristaux liquides LCP présentant une morphologie fibrillaire développée grâce à des conditions particulières d'écoulement lors de la mise en oeuvre. Dans un premier temps, les propriétés rhéologiques des matériaux sont caractérisées de manière à confirmer le respect des spécifications relatives à leur processabilité. La compréhension des phénomènes régissant la baisse de viscosité du mélange permet d'assurer la répétabilité et la reproductibilité des performances rhéologiques en vue d'un transfert industriel. L'étude se concentre ensuite sur les propriétés de cristallinité des mélanges, qui permettent de déterminer que la présence de deux matériaux semi-cristallins au sein d'une même structure ne perturbe pas leurs propriétés de cristallinité garantes de leurs performances thermomécaniques. Enfin, une campagne de caractérisation complète est effectuée afin de dresser une fiche matière et de la comparer aux spécifications exigées par l'industrie aéronautique.

The aim of this thesis is to create new thermoplastic blends exhibiting improved processability incomparison with high performance aeronautical thermoplastics. These materials are dedicated tointegrating pressurized avionic structures.To reach the specific aeronautical specifications, an incompatible polymer blend made ofpolyetheretherketone PEEK and liquid crystalline polymers LCP is chosen. The particular flow conditionsset for the compounding ensure the blend a fibrillar morphology.First, the material rheological properties are characterized so as to confirm that the processabilityspecifications are met. The viscosity drop causes are explained and grant the maintaining of therheological performances in any processing configuration.The study then focuses on the blend crystallinity properties in order to determine whether two interlinkedsemi-crystalline structures do not impede the thermomechanical performances.At last, a characterization campaign is led to compare the blend performances with the demandedaeronautical specifications.