Détermination des mécanismes de dégradation physico-chimique de vernis automobiles dans le but de prévoir leur durabilité

par Jean-François Larché

Thèse de doctorat en Chimie-Physique

Sous la direction de Jean-Luc Gardette.

Le président du jury était Xavier Allonas.

Le jury était composé de Xavier Allonas, Antoine Chateauminois, Mathew C. Celina, Antoine Vieu, Pierre-Olivier Bussière.

Les rapporteurs étaient Antoine Chateauminois, Mathew C. Celina.


  • Résumé

    Sous l’impact des agressions environnementales (lumière, température, eau …), les peintures de carrosseries automobiles voient leurs propriétés (couleur, brillant, …) se dégrader. L’amélioration de leur tenue dans le temps est l’un des enjeux importants auxquels sont confrontés les constructeurs automobiles. La compréhension des phénomènes mis en jeu nécessite un travail de recherche important. Les objectifs de cette thèse ont été d’étudier les mécanismes de photovieillissement de polymères tridimensionnels (acrylique-mélamine et acrylique-uréthane) depuis l’échelle moléculaire (structure chimique du polymère) jusqu’à l’échelle macroscopique (propriétés fonctionnelles du matériau). L’étude de l’influence de chacune des contraintes (lumière, eau, …) indépendamment les unes des autres a permis de comprendre le comportement du matériau dans les conditions naturelles où toutes ces contraintes se superposent. Nous avons montré que le photovieillissement des vernis mettait en jeu la dégradation des fonctions chimiques formées lors de l’étape de réticulation du vernis, entraînant une densification du réseau au cours du vieillissement et menant à l’apparition d’un faïençage lorsqu’un seuil de contraintes internes était atteint. On a également montré qu’il existait une relation étroite entre le mécanisme chimique de dégradation, l’obtention d’un palier de dureté et l’apparition du faïençage. Sur la base de comparaisons entre vieillissement naturel et vieillissement artificiel accéléré, des facteurs d’accélération ont été calculés, permettant de prévoir à partir d’une irradiation en conditions de vieillissement artificiel accéléré, la durée de vie des vernis.


  • Résumé

    It is well known that under environmental stresses impact (light, temperature,water, ...), car paints properties (color, gloss, ...) deteriorate. Improving clearcoats performance over time is one of the most important issues that car manufacturers have to solve. This necessitates an important research activity. The main objectives of this thesis were to study the mechanisms of photoageing of crosslinked polymers (acrylic-melamine and acrylic-urethane) from the molecular (chemical structure of the polymer) to the macroscopic scale (functional properties of the material). The study of the influence of individual stress (light,water, ...) independently each from other has allowed us to understand the behavior of the material under natural conditions where all these stresses overlap. We have demonstrated that the photoageing of clearcoats leads to the degradation of the chemical function formed along with the crosslinking process. We have observed that this results in a significant network densification, leading to the appearance of cracking when a threshold of internal stresses is reached. We have also demonstrated a close relationship between the degradation mechanism, the hardness values and the time required for cracks appearance. Based on comparisons between natural and artificial ageing, acceleration factors were calculated to predict clearcoats service life from an accelerated ageing.



Le texte intégral de cette thèse sera accessible sur intranet à partir du 25-11-2020

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