Etude Calorimétrique et Diélectrique de Nanocomposites Silicones

par Naum Andres Perez

Thèse de doctorat en Génie électrique

Sous la direction de Jean-Louis Augé et de Alain Sylvestre.

Soutenue en 2008

à Grenoble, INPG .


  • Résumé

    L'objectif de cette étude est d'analyser l'évolution des propriétés calorimétriques et diélectriques d'un élastomère silicone lorsque des nanoparticules de silice (SiOx) y sont incorporées. L'obtention de ces nanocomposites a été réalisée par malaxage mécanique. Les effets de la quantité (de 1 à 10% en poids) des nanoparticules de silice (15 nm de diamètre) sur les températures de transition vitreuse, de cristallisation et de fusion ont été analysés par calorimétrie différentielle à balayage (DSC) de –160°C à 20°C. Ces analyses ont montré que les nanoparticules sont sans effet sur la température de transition vitreuse (–127,5°C). En revanche, la température de cristallisation se décale vers des températures d'autant plus basses que l'ajout de nanoparticules dans la matrice augmente. Les analyses en spectroscopie diélectrique ont été réalisées sur la bande de fréquence [1mHz – 1MHz] et dans la plage de température [–150°C; 160°C]. A basse température les résultats obtenus par DSC ont été confirmés. Les études dans les hautes températures ont permis d'identifier une relaxation de type Maxwell-Wagner-Sillars (MWS) plus importante pour les nanocomposites. Une importante diminution de la conductivité est observée avec l'augmentation de la quantité de nanoparticules incorporée. Ce résultat montre l'intérêt de l'ajout de nanoparticules dans des élastomères silicones pour le renforcement de l'isolation électrique.


  • Résumé

    The aim of present study was to analyse the calorimetric and dielectric properties of a commercial silicone rubber (LSR8228 Rhodorsil) when silica nanoparticles are added into the polymer matrix. Nanocomposite samples were obtained by low speed mechanical mixing. The cold crystallization behavior and thermal transitions of poly(dimethylsiloxane) (PDMS)/silica nanocomposite compounds were studied by means of Differential Scanning Calorimetry (DSC) from –160°C to 20°C. Glass transition temperature measured around -127. 5°C was unchanged by the addition of nanosilica fillers (15 nm sized). However crystallization temperature was shifted to lower temperatures when nanosilica content was increased (from 1 to 10%wt). Dielectrical study was performed in the wide frequency broadband [1mHz – 1MHz] and in the temperature range [–150°C; 160°C]. Low temperature studies let us to confirm results obtained by DSC. A Maxwell-Wagner-Sillar (MWS) relaxation was detected by high temperature studies. This relaxation was small for base LSR and very clear observed when nanoparticles were added. An important decrease of electrical conductivity was detected when nanoparticles were added. This is an important result that outlines that adding nanosilica particles could be very interesting for electrical insulation properties reinforcement.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (197 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.181 réf.

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS08/INPG/0182/D
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