Dégradation chimique des élastomères sous chargement mécanique : Étude de l'effet de couplage

Chemical degradation of elastomers under mechanical loading : Investigation of a coupling effect

• Auteur / Autrice : Sabrina Taourit
• Direction : Bruno Fayolle, Pierre Yves Le Gac
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux
• Date : Soutenance le 23/05/2023
• Etablissement(s) : Paris, HESAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Procédés et Ingeniérie en Mécanique et Matériaux (Paris) - Laboratoire Procédés et Ingénierie en Mécanique et Matériaux
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure d'arts et métiers (1780-....)
• Jury : Président / Présidente : Pierre-Antoine Albouy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bruno Fayolle, Pierre Yves Le Gac, Pierre-Antoine Albouy, Sandrine Thérias, Jean-Benoît Le Cam, Clément Robin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sandrine Thérias, Jean-Benoît Le Cam

Mots clés

Mots clés contrôlés

Durée de vie (ingénierie)

Matériaux -- Propriétés mécaniques

Dissertation universitaire

Polymères -- Détérioration

Mots clés libres

Elastomère

Dégradation chimique

Sollicitation mécanique

Couplage

Hydrolyse

Oxydation

Elastomer

Chemical degradation

Mechanical loading

Coupling

Hydrolysis

Oxidation

Résumé

La dégradation des polymères est l'un des principaux enjeux limitant la durée de vie de ces matériaux en conditions d’usage. L’étude de la durée de vie des polymères est généralement effectuée en tenant compte uniquement de la dégradation chimique, comme l'oxydation ou l’hydrolyse en termes de mécanismes et de cinétique ou en tenant compte uniquement de l’endommagement mécanique. Dans le cas des élastomères, cette dégradation chimique conduit à altérer le réseau macromoléculaire à l’origine des propriétés mécaniques remarquables de ces matériaux, en particulier ses capacités à pouvoir se déformer. La dégradation chimique va alors conduire, via ces altérations, à fragiliser l’élastomère, autrement ce dernier ne sera plus capable de se déformer sous un chargement mécanique. Cependant, en service, les élastomères sont soumis non seulement à des sollicitations mécaniques de tous types (relaxation, fluage, fatigue…) mais aussi, et simultanément, aux dégradations chimiques liées à leur environnement (H2O, O2 etc…). Ce projet a pour but de mettre en évidence et d’étudier les possibles effets de couplage entre la dégradation chimique des élastomères et un chargement mécanique (statique et dynamique) dans le but de proposer des prédictions de durée de vie plus fiables.

Degradation of polymers is one of the main issues limiting the lifetime of these materials in service conditions. The study of polymer lifetime is usually performed by considering only chemical degradation, such as oxidation or hydrolysis in terms of mechanisms and kinetics or by taking into account only mechanical damage. In the case of elastomers, this chemical degradation leads to the alteration of the macromolecular network at the origin of the remarkable mechanical properties of these materials, in particular their capacity to be deformed. The chemical degradation will then lead, through these alterations, to weaken the elastomer, otherwise the latter will no longer be able to deform under a mechanical load. However, in service, elastomers are subjected not only to mechanical stresses of all types (relaxation, creep, fatigue ...) but also, and simultaneously, to chemical degradation related to their environment (H2O, O2 etc ...). This project aims to highlight and study the possible coupling effects between chemical degradation of elastomers and mechanical loading (static and dynamic) in order to propose more reliable predictions of service life.