Mécanismes de renforcement d'un système époxy par des élastomères (réactifs ou préformés) et (ou) des microbilles de verre

par Abderrahim Maazouz

Thèse de doctorat en Génie des matériaux

Sous la direction de Jean-François Gérard.

Soutenue en 1993

à Lyon, INSA , dans le cadre de Ecole Doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne) , en partenariat avec LMM - Laboratoire des Matériaux Macromoléculaires (Lyon; INSA) (laboratoire) .

mots clés

• Époxydes
• Élastomères
• Latex

Résumé

L'étude des réseaux polyépoxy DGEBA/DDA/BDMA modifiés par des élastomères liquides de type CTBN (ETBN ) a montré que la morphologie finale dépend de la nature, du pourcentage d'élastomère initial et des conditions de mise en œuvre. Des relations entre les caractéristiques morphologiques finales et le niveau de renforcement ont été établies. En effet, l'amélioration des propriétés à la fracture (KIc, GIc) des ces matériaux s'accompagne d'une baisse des propriétés élastiques (module d'Young) et thermiques (Tg) suite à la dissolution d'une partie de l'élastomère dans la matrice. Parallèlement, ces mêmes réseaux ont été modifiés par des particules préformées de type core-shell et des comparaison avec les élastomères Je type CTBN ont été effectuées. Contrairement aux élastomères réactifs liquide la Présence de ces articules n'affecte pas la température de transition vitreuse. Une autre étude a été menée sur des matériaux composites hybrides à base de OGEBA- DDA-BDMA/CTBN et microparticules de verre. La présence du verre compense totalement la perte de propriétés élastique et thermiques (Tg) due à la présence de l'élastomère. De plus, l'interaction entre les champs de contrainte créés autour des microparticules de verre et d' élastomère augmente notablement la résistance à la fracture et un optimum est observé. Dans tous les cas nous avons montré que les propriétés préplastiques, plastiques et à rupture sont étroitement corrélés. Le mécanisme de déformation est du à l'écoulement par cisaillement du réseau favorisé par la présence d'élastomère sous forme dispersée ou dissoute ainsi qu'au mécanisme d'ancrage du front de fissure.

Titre traduit

= Toughening mechanisms of an epoxy system modified with reactive liquid rubbers or preformed particles and/or glass beads

Résumé

The study of a DGEBA/DDA/BDMA system modified by a liquid elastomer such as CTBN (ETBN) has shown that the final morphology depends on the nature, initial concentration of the rubber and the curing conditions. Relations between the final morphological characteristics and the level of reinforcement have been established. The improvement in fracture properties (Klc, GIc) of these materials occurs with losses in elastic and thermical (Tg) properties because of a part of elastomer that remains dissolved on the matrix. Furthermore theses networks have been carried out. In opposite to the shell and comparisons between these two kinds of modifiers have carried out. In opposite to the liquid reactive rubbers, the presence of core-shell particles does not affect the glass transition temperature. An other investigation has been made on the hybrid composite materials based on DGEBA/DDA/BDMA/ETBN and glass beads. The presence of glass beads compensates fully the loss of elastic and thermical (Tg) properties caused by CTBN. Morever the interaction between the stress fields created around the glass and the rubber microparticles increases significantly the fracture properties and an optimum has been found. For all the systems studied, we have shown that preplastic, plastic and fracture properties are correlated. The mechanism of deformation is mainly governed by the shear flow of the matrix enhanced by the presence of elastomers as dispersed or dissolved phase and by the crak front-pinning.