Interface fibre de verre-matrice polyépoxy : Introduction d'une interphase à propriétés contrôlées

par Carla Ahlstrom

Thèse de doctorat en Matériaux Macromoléculaires et Composites

Sous la direction de Jean-François Gérard.

Soutenue en 1991

à Lyon, INSA , en partenariat avec LMM - Laboratoire des Matériaux Macromoléculaires (Lyon; INSA) (laboratoire) .


  • Résumé

    L'interface entre une matrice polyépoxy et des fibres de verre E ayant subi divers traitements de surface a été étudiée dans ce travail par deux types de test d'adhésion : méthode de fragmentation sur composite mono filamentaire et essai d'arrachement ("pull-out"). Les fibres de verre ont été employées brutes (ou lavées par un solvant), enrobées par un agent PDMS et ensimées par un aminosilane APS. Le comportement de fibres de verre enrobées par une interphase aux propriétés contrôlées (caractère élastomère et épaisseur égale à 1,2% du rayon des fibres) est comparé à ces traitement conventionnels. Le processus de fragmentation sur éprouvette mono filamentaire suivi par émission acoustique est discuté suivant le type de traitement. Un nombre de fragments à la saturation (c'est-à-dire une longueur critique plus faible) est observé pour l'enrobage élastomère et par conséquent, en utilisant une approche de Kelly-Tyson, conduit à une résistance de l'interface en cisaillement supérieure. Ce phénomène peut être expliqué par une analyse mécanique par éléments finis montrant que l'interphase souple réduit les concentrations de contrainte en bouts de fibre rompue. L'observation des ruptures par microscopie en lumière polarisée montre également qu'une déformation plastique de la matrice intervient au voisinage de l'interface pour les fibres ensimées silane et que des fissures perpendiculaires à l'interface interviennent dans les autres cas. Il est donc nécessaire de prendre en compte ces phénomènes dans des approches mécaniques du test de fragmentation. L'essai de déchaussement par contre s'est révélé inopérant dans le cas du couple matrice polyépoxy/fibre de verre compte-tenu de la forte adhésion.

  • Titre traduit

    = Glass fibre / poly epoxy matrix interface : Introduction of an interphase of controlled properties


  • Résumé

    The interface between a poly epoxy matrix and E-glass fibres with various surface treatments was studied using two types of adhesion tests : 1) the fragmentation test using single-filament composites and ; 2) the pull-out test. The glass fibres were employed untreated (or solvent washed), silicone coated, and sized with an aminosilane (APS). In addition, the behaviour of glass fibres coated with an elastomer interphase of controlled properties was compared with those of the conventional treatment. The fragmentation process using single-filament specimens for each fibre treatment was followed by acoustic emission. The determination of the number of fragments (i. E. , the critical fi ber length) at the saturation point indicated that the elastomer coating leads to a superior interfacial strength. This phenomenon was explained by a finite element analysis showing that the soft interphase reduces the stress concentrations at the fragment ends. Observation of the fibre ruptures by polarized-light microscopy also revealed that plastic deformation of the matrix at the interface occurs for the silane specimens and perpendicular matrix cracks at the ruptures are present in the case of the untreated fibres. It is therefore necessary to take these aspects into account in micro mechanic analyses of the fragmentation test. The pull-out test, however, was demonstrated to be inappropriate for the case of glass fibres combined with a polyepoxy matrix due to the strong adhesion.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (296 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(1332)
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