Synthèse et étude de la relation microstructure-propriétés de matériaux hybrides organiques-inorganiques à base TMSM et application au renforcement des verres

= Synthesis and Study of the Relation Microstructure-Properties of Organic-Inorganic Hybrid Materials based TMSM and Application on Reinforcement of Glasses

• Auteur / Autrice : Jean-Francois Cornu
• Direction : Christian Mai
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des matéraiux
• Date : Soutenance en 1993
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GEMPPM - Groupe d’Etudes de Métallurgie Physique et de Physique des Matériaux (Lyon, INSA ; 1975-2007)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Porosité

Polyaddition

Gélification

Résumé

Les verres hybrides organiques-inorganiques à base TMSM sont de nouveaux matériaux constitués d'une matrice inorganique de type Si-0-Si et de composants organiques de type méthacrylate. Leur synthèse se fait par l'association du procédé sol-gel et des techniques de polymérisation. Leur caractérisation physico-chimique a été effectuée par DSC, par RMN, Diffusion Raman et SAXS: il y a au stade de la synthèse compétition entre gélification et polyaddition radicalaire dont l'issue dépend du pH. Le traitement thermique permet l'évacuation partielle des solvants et mène à leur terme les réactions chimiques mises en jeu au départ. L'étude des propriétés mécaniques a montré qu'il y a prépondérance du réseau inorganique, ce qui limite la ténacité. La Spectrométrie Mécanique a permis de vérifier qu'il existe de la mobilité moléculaire liée à la phase organique. L'ensemble des résultats a conduit à une modélisation. L'étude en couches minces a été effectuée par Flexion Bi-Axiale: le dépôt de matériau hybride sur un substrat verre inorganique crée un renforcement mécanique de celui-ci par son action sur la géométrie des défauts de surface ainsi qu'on l'a vérifié par le formalisme d'Irwin.

Organic-inorganic hybrid glasses based TMSM are new materials composed of an inorganic matrix Si-0-Si and organic methacrylate components. Its synthesis has become possible by association of sol-gel process and polymerization techniques. Its physico-chemical characterization has been carried out by Differential Scanning Calorimetry and Raman, Infra-Red, NMR and SAXS spectroscopies. There is, at this stage of synthesis, a competition between gelation and radical polymerization whose outcome depends on pH of elaboration. A thermal treatment at 80°C and/or 160°C according to situation allows partial evacuation of solvants and leads the chemical reactions to their end. The study of mechanical properties has shown a domination of inorganic network, this fact limitates the toughness. Dynamic Mechanical Spectroscopy has allowed to confirm that molecular mobility exists however, linked to the organic phase. Relation between microstructure and macroscopic properties has been established leading to consider a modelling. Coatings have been studied too, using Bi-Axial Bending Test, this showed that that chemical treatment on an inorganic glass substrate creates a mechanical reinforcement acting on geometry of surface defects as it has been analyzed by Irwin's theory.