Thèse soutenue

Compréhension des interfaces / interphases formées dans les composites PPS / fibres de carbone et PPS / fibres de basalte réalisés à partir de mèches comélées et retordues
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Auteur / Autrice : Baptiste Gaumond
Direction : Jannick Duchet-RumeauSébastien Livi
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Matériaux
Date : Soutenance le 04/09/2020
Etablissement(s) : Lyon
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne)
Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Institut national des sciences appliquées (Lyon ; 1957-....)
Laboratoire : Ingénierie des Matériaux Polymères (Auvergne Rhône-Alpes ; 2007-....) - Ingénierie des Matériaux Polymères / IMP
Jury : Président / Présidente : René Fulchiron
Examinateurs / Examinatrices : Jannick Duchet-Rumeau, Sébastien Livi, René Fulchiron, Véronique Michaud, Valérie Nassiet, Brigitte Defoort
Rapporteurs / Rapporteuses : Véronique Michaud, Valérie Nassiet

Résumé

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Ces travaux de thèse sont consacrés à la compréhension des relations structures-propriétés des matériaux composites réalisés à partir de mèches hybrides composées de la matrice thermoplastique, le polysulfure de phénylène et de renforts qui peuvent être soit du carbone soit du basalte. Plusieurs axes de recherche ont été approfondis dans ces travaux : i) l’impact des procédés de fabrication des mèches sur les propriétés finales des composites, ii) la compréhension des interactions fibres-matrice dans les systèmes étudiés et iii) l’optimisation de ces interactions à l’interphase. Ces travaux ont démontré le lien établi entre les propriétés mécaniques et structurelles des mèches hybrides et les propriétés finales des matériaux composites obtenus. Le procédé de comélage par air conditionne en partie les propriétés finales des composites en diminuant les propriétés mécaniques des fibres de renfort. Cette dégradation n’est pas observée pour le procédé de retordage. Dans le même temps, les composites obtenus par comélage sont de meilleure qualité en termes d’homogénéité, propriétés mécaniques et taux de porosité par rapport à ceux issus du procédé de retordage. Dans un second temps, l’adhérence de l’ensemble des systèmes étudiés a été évaluée à l’échelle micromécanique et corrélée à l’échelle macroscopique. Des essais de vieillissement accélérés ont également été conduits pour discriminer les solutions les plus durables. Une dernière partie de ces travaux est consacrée à l’optimisation des propriétés interfaciales des systèmes étudiés. Les deux voies explorées ont donné des résultats intéressants : l’utilisation d’un mélange polymère PPS / PE-EMA-GMA a permis d’améliorer jusqu’à 56 % l’IFSS avec les fibres de basalte et l’utilisation d’un sel imidazolium en tant qu’agent interfacial dans la matrice a permis d’améliorer de 25 % l’IFSS obtenu avec les fibres de carbone.