Étude du renforcement de mousses syntactiques à matrice polyuréthane

par Baptiste Paget

Thèse de doctorat en Matériaux

Sous la direction de Philippe Cassagnau et de Matthieu Zinet.

Soutenue le 16-10-2018

à Lyon , dans le cadre de École Doctorale des Matériaux (Lyon) , en partenariat avec Université Claude Bernard (Lyon) (établissement opérateur d'inscription) et de IMP - Ingénierie des Matériaux Polymères UMR 5223 ( Rhône-Alpes) (laboratoire) .

Le président du jury était René Fulchiron.

Le jury était composé de Philippe Cassagnau, Matthieu Zinet, Frédérique Le Lay.

Les rapporteurs étaient Thierry Aubry, Emmanuelle Abisset.


  • Résumé

    Les mousses syntactiques créées par l’association d’une matrice élastomère et de microsphères à paroi souple possèdent des propriétés acoustiques amortissantes intéressantes. Elles ouvrent de nouvelles perspectives dans la fabrication de sous-marins furtifs ou de navires, mais le principal frein à l’industrialisation de ces mousses est leur compressibilité : à haute profondeur, les mousses écrasées perdent leurs propriétés amortissantes. Nous nous intéressons donc à l’étude du renforcement de mousses syntactiques à matrice polyuréthanes. La littérature scientifique étant peu abondante sur ce sujet, une mousse syntactique modèle a été synthétisée en laboratoire pour permettre une meilleure caractérisation de ce matériau et de ses composants. En particulier, un moyen innovant de compression hydrostatique a été mis au point pour caractériser le comportement sous pression des microsphères et de la mousse. Les paramètres matériaux recueillis ont permis d’utiliser un modèle de la littérature qui a simulé l’influence de divers paramètres sur la compression de mousses syntactiques. Ce modèle a également pu prévoir les caractéristiques des composants d’une mousse dont la compressibilité répondrait à un cahier des charges préétabli. Ces différentes analyses ont démontré que le principal paramètre régissant la compression de mousses syntactiques est le module d’Young de la matrice. De plus, un renforcement en compression n’est obtenu qu’avec un renforcement chimique de la matrice ; la présence de charges (fibres, nanotubes de carbone) n’apporte pas de changements significatifs

  • Titre traduit

    Study of the reinforcement of polyurethane syntactic foams


  • Résumé

    Syntactic foams synthesized from an elastomeric matrix and soft-shell microspheres have shown interesting acoustical properties. They open new perspectives for the manufacturing of stealthy submarines or ships, but the industrialization of such material is held back by their great compressibility: hydrostatic pressure tends to crush the microspheres, which leads to a loss of the damping properties. We are therefore interested in studying the reinforcement of syntactic foams with polyurethane matrix. Scientific literature being scarce on this subject, a reference syntactic foam has been synthesized in the laboratory to allow a better characterization of this material and its components. In particular, an innovative test of hydrostatic compression has been developed to characterize the behavior under pressure of the microspheres and foam. A model of the literature simulating the compression of syntactic foams has been used thanks to the material parameters collected; it allowed us to test the influence of various parameters on this compression. This model could also predict the characteristics of the components of a foam whose compressibility would meet a set of specifications. These different analyses have shown that the main parameter governing the compression of syntactic foams is the Young's modulus of the matrix. In addition, a compression reinforcement can only be obtained using a chemical reinforcement of the matrix; the presence of fillers (fibers, MWCNTs) does not bring significant changes



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