Traitements de surface des polymeres : consequences en mouillage et collage

par CORINNE BOURGES

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de M. SHANAHAN.

Soutenue en 1995

à l'EMP .

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  • Résumé

    L'objectif de cette these est de mieux cerner les modifications de surface induites par les nouveaux traitements de surface que sont le plasma et le laser excimere. Les materiaux sont des resines polymeres hautes performances destinees aux applications aeronautiques: epoxyde 914 et peek. Les adhesifs associes - epoxyde r322, bmi ea9673, epoxyde af163k- ont egalement ete etudies. Une etude physico-chimique initiale a permis de caracteriser les temperatures de transition et les cristallinites (quand il y a lieu) de ces diverse resines. Parmi ces dernieres, seul le peek presente un comportement fickien lors de l'absorption d'eau. La comparaison des energies libres de surface avant et apres traitements plasma et laser montre une augmentation de la composante non dispersive. Ce gain de mouillabilite se traduit par de meilleures performances en collage et on a montre que l'epoxyde 914 doit etre traitee par plasma azote et le peek par plasma oxygene. Cette amelioration est due a une modification de la chimie de surface et decline dans le temps quelles que soient les conditions de stockage (vide primaire ou 40c, 100%hr). Le traitement laser induit de surcroit des changements topologiques (apparition de cones de matiere apres laser) rarement decrits jusqu'alors. Passe une puissance seuil (seuil d'ablation) l'amelioration de la mouillabilite semble peu sensible au temps. Les essais mecaniques corroborent les mesures de mouillabilite mais montrent que le gain n'est pas subordonne a la presence de cones. Les mesures de mouillabilite s'averent sensibles a la saturation de l'atmosphere environnante et lors de l'evaporation d'une goutte posee sur un substrat plat, on distingue trois periodes d'evaporation. La premiere se caracterise par un diametre de contact goutte/substrat constant et une hauteur (et donc un angle) lineairement decroissante dans le temps. Un premier modele prouve cette decroissance. Un second modele permet le calcul du coefficient de diffusion de la vapeur du liquide de mesure dans l'air. Ce type d'experience n'est pas prevu pour cela, bien evidemment, mais les coefficients calcules sont proches des valeurs bibliographiques. Les deuxieme et troisieme regimes restent plus delicats a interpreter. Ils font intervenir des phenomenes de micro-hysterese et correspondent a des tailles de gouttes difficiles a mesurer. Enfin, ces diverses observations se verifient pour le verre et les polymeres sous differents aspects de surface que le liquide soit polaire ou pas


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  • Détails : 329 P.
  • Annexes : 524 REF.

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