Evolution des propriétés macroscopiques de deux résines époxydes lors du vieillissement sous irradiation

par Lionel Vignoud

Thèse de doctorat en Génie des matériaux

Sous la direction de Gérard Vigier.


  • Résumé

    Dans cette étude, les propriétés thermomécaniques de deux types de résines époxydes sont analysées en fonction de la dose d'irradiation sous flux d'électrons. Un traitement de post-recuit optimise le processus de réticulation. L'irradiation entraîne une diminution de la température de transition vitreuse Tg et du module caoutchoutique. Ces résultats peuvent être attribués à une destruction des nœuds de jonction ou/et à des coupures de chaînes dans la résine. Les diagrammes de relaxation obtenus pour les diverses doses montrent que les temps caractéristiques de la relaxation alpha sont également décalées vers les basses températures avec l'augmentation de la dose d'irradiation. La mobilité plus locale correspondant à la relaxation gamma n'est pas affectée significativement. En compression uniaxiale, le processus d'irradiation diminue la contrainte à l'écoulement plastique sigma p car la température de transition vitreuse du matériau a baissé. Les conséquences post-irradiatives sont étudiées en absence d'oxygène. La réticulation augmente lorsque le matériau irradié est porté à une température supérieure à sa Tg. Cet effet traduit la présence de radicaux formés lors de l'irradiation et emprisonnés dans le polymère à l'état vitreux. De plus, pour la résine DGEBA/TETA la cinétique de vieillissement physique est accélérée par le processus d'irradiation. En effet, la température de transition vitreuse Tg étant décalée vers les plus basses températures, cela permet d'augmenter la mobilité moléculaire et d'accélérer les phénomènes de relaxation structurale à la température ambiante. L'effet du vieillissement est particulièrement évident sur les courbes de contrainte-déformations, où l'on observe que la contrainte au maximum du pic sigma y augmente avec le vieillissement. Les résultats sont bien décrits par le modèle des défauts quasi-ponctuels et des effets de corrélation hiérarchisée. Les effets directs et indirects de l'irradiation évoluent avec le paramètre d'échelle to. En reliant to à la dose d'irradiation, il est possible de prédire les modifications du comportement et de prédire ces évolutions pour diverses doses d'irradiation.

  • Titre traduit

    = Evolution of the macroscopic properties of two epoxy resins during ageing under irradiation


  • Résumé

    In this study, the thermomechanical properties of two epoxy resins (DGEBA/TETA and DGEBA/DDM systems) are analysed as a function of the irradiation dose. The maximum conversion and reticulation is obtained by post-curing treatment. Irradiation by electrons results in a decrease of the glass transition temperature and of the elastic modulus in the rubbery region. These results can be interpreted invoking a destruction of the crosslinks and chains breaks within the resin. The Arrhenius diagrams obtained for the various doses shows that the cooperative mobility associated with the alpha relaxation becomes faster after the irradiation. On the contrary, more local mobility corresponding to the gamma relaxation is also modified, but in a lesser extent. The stress-strain curves are also discussed. In uniaxial compression test, the plastic flow stress alpha p decreases when the irradiation dose increases and this effect can largely be accounted for by a variation of Tg. Post-irradiatives effects are studied in inert atmosphere. Reticulation increases when the material is heated to a higher temperature than its Tg. This effect suggest the presence of radical formed during irradiation. For DGEBA/TETA system, glass transition temperature Tg shifts towards lowest temperatures. This shift increases the molecular mobility and enhances the physical ageing process at the ambient temperature. The results are well described by the quasi point defects theory. Direct effect of irradiation and physical ageing evolve with the scale parameter t0. This parameter characterises the gap (in time and/or temperature) between the principal relaxation and simplest ones. By connecting t0 to the amount of irradiation, it is possible to predict the modifications of the behaviour and to predict these evolutions for various amounts.

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Informations

  • Détails : 181 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 171-181

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(2602)
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