Rigidification de structures gonflables pour satellites par photopolymérisation d'époxydes

par Marion Mille

Thèse de doctorat en Chimie moléculaire

Sous la direction de Xavier Coqueret.

Soutenue en 2009

à Reims .


  • Résumé

    L’utilisation d’éléments de structures rigides gonflables doit permettre de réduire la masse, le volume en configuration pliée, ainsi que les coûts de fabrication d'éléments structuraux attachés aux satellites artificiels. Dans ce contexte, une technologie permettant le durcissement d’un composite multicouche par voie photochimique a été développée. La polymérisation de résines époxy amorcées par un complexe d'hexafluorophosphate cyclopentadiènyle-Fe(II)-arène a été retenue comme voie privilégiée pour la rigidification des structures. Des composés modèles ont d'abord été étudiés, sous un angle fondamental, dans le but d’examiner les étapes clef du processus de polymérisation photo-amorcée et de développer des méthodes quantitatives de suivi et de modélisation des phénomènes afin d’apporter des éléments de compréhension en vue d’une meilleure maîtrise du procédé. La contrainte de la faible teneur en composés volatils a ensuite été intégrée dans la recherche de nouvelles formulations compatibles avec un usage spatial, d’abord en se tournant vers des prépolymères époxy commerciaux. Afin d’obtenir les propriétés thermomécaniques désirées, il est apparu nécessaire de se tourner vers la synthèse sur mesure de copolymères réactifs à base de méthacrylate de glycidyle. Le point clef étant de contrôler les propriétés antagonistes d’une faible viscosité (poids moléculaires pas trop élevés) et d’une faible teneur en composés volatils. Divers outils d’ingénierie macromoléculaire ont été utilisés pour jouer sur l’architecture moléculaire, la teneur en fonctions réactives et les masses molaires.

  • Titre traduit

    Rigidization of ultra light composite structures for satellites by cationic photopolymerization of epoxides


  • Résumé

    The development of original concepts such as inflatable and rigidizable structures for satellite appendages is driving the need for in-orbit rigidization technologies. Polymerization of composite in free space environment appears as one of the most promising processes among those envisioned to turn a foldable, inflatable structure into a rigid, load-bearing structure. In this context, the polymerization of epoxy resins photoinitiated by a Fe(II) cationic complex of methylnaphthalene was developed for the rigidization of inflatable structures. Model compounds were first studied from a fundamental point of view, in order to examine the key steps of the cationic photoinitiated polymerization reaction and to develop quantitative methods for monitoring and modeling the different steps of the curing reaction. The constraint of low content in volatile compounds in the uncured materials was then taking into account by considering commercial reactive prepolymers. For obtaining the desired thermomechanical properties, it become necessary to move towards the synthesis of reactive copolymers including glycidyle methacrylate units. The key point is to control the antagonistic properties of low viscosity (molecular weight not too high) and low content in volatile compounds. Various macromolecular engineering tools were used to obtain the desired architecture, with appropriate content in reactive functions and molecular weight.

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Informations

  • Détails : 243p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 226-235p.

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  • Bibliothèque : Université de Reims Champagne-Ardenne. Bibliothèque universitaire. Bibliothèque Moulin de la Housse.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 09REIMS003
  • Bibliothèque : Université de Reims Champagne-Ardenne. Bibliothèque universitaire. Bibliothèque Moulin de la Housse.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 09REIMS003Bis
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