Contribution à l'étude et au développement d'un nouveau matériau de remplissage structural constitué de sphères creuses à paroi polymère

par Kamel Ioualalen

Thèse de doctorat en Mécanique des matériaux

Sous la direction de Jean-Paul Cottu.

Soutenue en 1996

à Toulouse 3 .


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  • Résumé

    Nous avons collabore au developpement d'un nouveau materiau de remplissage structural qui se presente sous la forme d'un pain (assemblage) de spherules creuses a paroi mince polymere constituee d'un melange d'une matrice polyepoxyde, designe hy-ly, et d'une charge pulverulente en polyamide 12 (pa12). Nous nous sommes attaches, d'une part, a identifier les differentes etapes du procede de fabrication industrielle des spherules, d'autre part a caracteriser par un essai de compression entre plateaux paralleles la spherule. En outre, l'etude par fluage thermostimule des interactions hy-ly/pa12 a montre l'existence de liaisons physiques entre les deux constituants. Ces resultats preliminaires ont oriente nos travaux suivant deux directions, la premiere consiste a caracteriser la spherule et son assemblage, la seconde s'attache a determiner les conditions optimales de cuisson des spheres et a comprendre tous les phenomenes lies a la reticulation du systeme hy-ly. Les resultats complexes des essais mecaniques sur spheres ont necessite pour leur comprehension, une analyse du phenomene de flambage dynamique (snapping) des coques spheriques. A partir de ces resultats et de plusieurs modeles analytiques decrivant l'essai de compression, nous avons montre qu'il est possible de determiner la plupart des grandeurs mecaniques des spherules creuses. Les caracteristiques mecaniques des pains de spheres sont determinees experimentalement et theoriquement par plusieurs methodes d'homogeneisation particulaire et par une approche comportementale de la sphere dans son assemblage. Nous montrons que parmi les methodes theoriques l'approche comportementale donne les resultats les plus proches de la realite, il semble donc possible de prevoir l'ordre de grandeur des caracteristiques a la compression de l'assemblage. La seule methode possible pour determiner les conditions optimales de fabrication est d'effectuer une cinetique experimentale par aed, en effet, les modeles phenomenologiques existant n'arrivent pas a decrire correctement le phenomene de reticulation de la resine hy-ly avec et sans charges. L'etablissement du diagramme ttt, par une etude des transitions de phases, nous a permis de comprendre et de mettre en evidence l'incompatibilite des mecanismes de la reaction de reticulation du systeme hy-ly avec le procede de fabrication des spheres. Tous ces resultats nous ont incite a rechercher une nouvelle formulation pour developper des spherules dont la resine et la charge pulverulente sont toutes les deux constituees du meme materiau, dans le but d'obtenir cette fois des liaisons chimiques (fortes) entre les deux phases. Cette nouvelle fabrication consiste a remplacer le pa12 par de la poudre obtenue par broyage d'une plaque de resine polyepoxyde reticulee a une temperature relativement basse. Notre choix pour cette nouvelle formulation s'est porte sur le systeme sr 1700 - dr 7010.

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Informations

  • Détails : 293-[62] f

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 1996TOU30332
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