Etude chemiorhéologique de systèmes thermodurcissables dédiée à la compréhension du procédé de rotomoulage réactif

par Jérémy Viale

Thèse de doctorat en Matériaux Polymères et Composites

Sous la direction de Jean-François Gérard.

Soutenue en 2009

à Lyon, INSA .


  • Résumé

    Ce travail s'inscrit dans le cadre des Nouvelles Technologies pour l'Energie, en particulier pour le stockage hyperbare de l'hydrogène gazeux. Parmis les procédés de mise en oeuvre réactive des polymères, le rotomoulage réactif (RRM) a été identifié comme ayant un fort potentiel pour la fabrication de l'enveloppe interne du réservoir assurant les propriétés barrière à l'hydrogène. Le procédé de rotomoulage réactif a alors été étudié afin de mettre en place des outils de compréhension de la transformation des systèmes réactifs au cours de la mise en oeuvre. La cinétique de conversion de quatre systèmes réactifs polyuréthanes et polyépoxydes a été déterminée dans des conditions isothermes et dans des conditions proches du procédé, c'est-à-dire en mode anisotherme. L'étude anisotherme a été choisie car elle correspond mieux aux conditions réelles de mise en oeuvre par rotomoulage. L'étude des comportements rhéologiques des systèmes réactifs ou chemiorhéologie a également été menée en suivant deux approches similaires, l'une isotherme et l'autre anisotherme. Notamment, l'évolution de la viscosité a été décrite en fonction de la vitesse de montée en température pour mettre en évidence les transistions de phase comme la gélification et la vitrification. Ces résultats, à la fois chimiques et physiques, ont été compilés dans un diagramme d'état original adapté à la visualisation de la transformation chemiorhéologique du système en cours de polymérisation. L'ensemble de ces résultats de caractérisation ex situ ont été exploités pour décrire le comportement des différentes formulations au cours de leur mise en oeuvre. Ils ont également permis d'adapter des formulations à la mise en forme par rotomoulage et ainsi élargir la gamme des matériaux rotomoulables aux polymères thermodurcissables. Finalement, afin de corréler les déductions théoriques à des évolutions réelles des systèmes réactifs in situ, l'élaboration d'un système d'instrumentation basé sur l'analyse ultrasonore a été étudiée. Des critères de suivi de polymérisation ont d'abord été identifiés, puis les techniques de mesures ont été mise en place dans des conditions proches du rotomoulage.

  • Titre traduit

    = Thermoset polymers chemorheology dedicated to reactive rotational moulding understanding and control


  • Résumé

    This study comes within the scope of New Technology for Energy, particularly for high pressure hydrogen storage. Reactive rotational moulding has been identified as an adapted process for hydrogentight liners manufacturing. Thus the reactive rotational moulding process has been studied in order to find theoretical tools dedidacted to the understanding of such a reactive forming process. Chemical kinetics of four polyurethanes and polyepoxydes reactive systems have been determined on classical isothermal conditions and original anisothermal conditions i. E. On temperature ramps. Anisothermal conditions have been selected because they corresponds better to real process conditions. Rheological behaviour have also been characterized on two different approaches, an isothermal one and on temperature ramps. In particular, viscosity have been described as a function of heating rate. These physical and chemical results have been compiled in an original state diagramm in order to show material properties evolution in a time-temperature space. The whole ex situ characterizations are then managed to described the behavior of the different formulations during the rotational moulding. Moreover they allow to form specific materials and so to widden the range of material to thermoset polymers. Finally, in order to correlate theoretical deduction to real reactive systems evolution, the elaboration of innovating monitoring tool based on ultrasonic analysis has been studied. To begin, polymerization monitoring criteria have been identified and then specific techniques have been set to monitor these criteria in real forming process.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (282 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 269-282

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(3611)
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.