Fibres de carbone ex-polyacrylonitrile : stabilisation, carbonisation, relations avec les propriétés mécaniques

Stabilisation and carbonization of pan based carbon fibers as related to mechanical properties

• Auteur / Autrice : Arnaud Deurbergue
• Direction : Agnès Oberlin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1989
• Etablissement(s) : Pau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fibres de carbone

Résumé

Les fibres étudiées dans ce travail ont subi deux types de carbonisation : des pyrolyses lentes à 4#ocmin##1, afin de les comparer aux autres produits carbonés dont le comportement est largement connu, et des carbonisations rapides sous tension de type pilote, se rapprochant des conditions industrielles. La caractérisation de ces produits fait appel aux données d'analyse élémentaire, de microscopie electronique en transmission, de diffraction-X, et aux propriétés mécaniques en traction. Un classement des précurseurs stabilisés est recherché, directement à l'aide de la diffraction-X et indirectement par la microtexture et les propriétés mécaniques des fibres pyrolysées à 1000#oc et 4#ocmin##1. Le classement microtextural des fibres carbonisées en pilote doit faire intervenir non seulement leur compacité transversale et longitudinale, mais également le degré d'organisation des couches carbonées. Les fibres ainsi étudiées sont comparées à une fibre commerciale de haute tenacité et de module intermédiaire. L'étude des précurseurs à différents stades de carbonisation met en evidence l'importance de la composition élémentaire de la fibre au moment ou s'établit l'orientation moléculaire locale (oml), à partir duquel la microtexture est figée dans ses grandes lignes et seules des réorganisations mineures pourront intervenir. En particulier la quantité d'azote restante à l'oml est primordiale, car c'est le départ le plus tardif possible de cet azote qui pourra assurer des soudures latérales entre nappes carbonées et donc une tenacité élevée. Le taux d'azote s'avérant lié au rapport (h/c)#a#t, l'interprétation proposée est qu'un équilibre doit être trouvé de facon que l'oml se produise à une température telle qu'une importante quantité d'azote reste disponible, et que la souplesse du squelette carbone soit maintenue le plus longtemps possible au cours de la carbonisation. . .