Etude du vieillissement hygrothermique de joints colles adhesif epoxydique/aciers : relations entre l'evolution des proprietes mecaniques et les modifications physicochimiques de l'adhesif et de l'interface

par BEATRICE DE NEVE POLLET

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de SHANAHAN.

Soutenue en 1993

à l'EMP .

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  • Résumé

    L'objectif de cette these est de mieux comprendre les processus de degradation des assemblages colles utilises dans l'industrie automobile lors d'un vieillissement a temperature et humidite elevees. Les substrats choisis correspondent a la tole de voiture (en acier nu ou en acier electrozingue) et l'adhesif a une resine epoxydique (xb3131 de ciba geigy). L'etude de la reticulation de l'adhesif a mis en evidence la modification de celui-ci par la presence du substrat: il y a formation de liaisons ester. Il semble egalement y avoir un enrichissement en durcisseur a l'interphase adhesif/substrat. L'etude de l'absorption d'eau par l'adhesif massique a revele que la diffusion n'est pas strictement fickienne mais presente un caractere anormal se traduisant par une courbe d'absorption sigmoide. La penetration de l'eau dans l'adhesif entraine une diminution de la temperature de transition vitreuse et des modules d'young aux plateaux vitreux et caoutchoutique. Ces diminutions sont dues a la plastification du reseau qui a lieu par la creation de liaisons hydrogene polymere/eau. Concernant l'assemblage colle, la penetration de l'eau entraine une diminution des caracteristiques mecaniques en torsion et une evolution des facies de rupture de cohesif dans l'adhesif ou mixtes a interfacial entre le substrat et le polymere (adhesif). A temperature elevee (70c), une remontee des caracteristiques a ete observee apres 2000 h de vieillissement. Elle semble due a la relaxation des contraintes internes. Le cyclage hygrometrique des echantillons massiques et en joints a montre que la degradation n'est qu'en partie reversible. L'endommagement irreversible de l'adhesif massique a lieu par voie physique: lessivage et par voie chimique: hydrolyse. Il y a lessivage de charges, durcisseur dda, ether (provenant du plastifiant), ester (cree lors de la penetration de l'eau) et epoxy. Cette modification a egalement lieu lorsque l'adhesif fait office de joint. De plus, l'analyse xps a revele que le substrat influe sur le vieillissement de l'adhesif, transformant les liaisons ester presentes avant vieillissement en fonctions carboxylate. Finalement, l'objectif principal aura ete atteint: l'analyse des facies de rupture par aes et xps a permis de relier les degradations de l'adhesif et de l'interface a la diminution des proprietes mecaniques des joints. Les ruptures qualifiees d'adhesives sont en fait, dans un premier temps, proches de l'interface colle/tole par modification de la couche de colle, puis dans un second temps, dans une couche de corrosion poreuse melangee a l'adhesif. L'amelioration des caracteristiques mecaniques apportee par la tole electrozinguee parait due a la migration du zn ou de complexes zingues dans la colle lors du vieillissement


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  • Annexes : 237 REF.

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