Modélisation cinétique de la thermo-oxydation de matériaux polymères et composites à hautes performances thermomécaniques

par Xavier Colin

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de Jacques Verdu.

Soutenue en 2000

à Paris. ENSAM .

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  • Résumé

    Ce travail traite de la modélisation cinétique de la thermo-oxydation de matériaux composites a matrice organique utilises dans le secteur aéronautique. Deux matrices, respectivement de type poly(bismaleimide) et époxyde réticulée par des amines, ainsi que leur composite unidirectionnel correspondant renforce par des fibres de carbone, ont été étudies entre 150 et 240\c. Le but de cette étude est de prédire avec le moins d'empirisme possible les pertes de masse et les épaisseurs de couche oxydée à partir d'un modelé cinétique de diffusion/réaction. Pour modéliser la consommation d'oxygène, nous avons utilisé un schéma mécanistique dérive du schéma standard d'oxydation en chaine radicalaire. Nous nous sommes places dans l'hypothèse de l'état stationnaire et nous avons supposé que l'étape d'amorçage résulte essentiellement de la décomposition des hydro peroxydes. L'utilisation d'un tel schéma, sans faire les approximations classiques telles que l'existence d'une relation mathématique entre les constantes de vitesse de terminaison ou des longues chaines cinétiques, constitue la principale innovation de ce travail. Cependant, d'autres innovations telles que la consommation du substrat ou l'effet de stabilisation de la fibre de carbone ont aussi été avancées. Les résultats ont été vérifiés à partir de : l'allure des courbes de variation de masse de films minces (typiquement 50 m d'épaisseur), les valeurs de perte de masse d'échantillons épais (oxydation hétérogène) et les mesures des épaisseurs de couche oxydée effectuées de différentes manières. L'accord entre la théorie et l'expérience est excellent pour le poly(bismaleimide) et n'est pas aussi bon que souhaite mais reste acceptable dans le cas de l'époxy pour lequel le comportement

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Informations

  • Détails : 170 p.
  • Annexes : 105 ref.

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