Etude de l'effet du vieillissement de polymère sous oxygène sur leur seuil d'inflammabilité

Study of the effect of aging of polymers under oxygen on their flammability threshold

• Auteur / Autrice : Eva Munio
• Direction : Emmanuel Richaud
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2022
• Etablissement(s) : Paris, HESAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Pimm - 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-....)

Mots clés

Mots clés libres

Polymère

Vieillissement

Combustion

Laser

Polymer

Aging

Combustion

Laser

Résumé

La présence de polymères dans les installations de transport et de production d'oxygène (joint, palier, lubrifiant) est une source potentielle d'allumage d'une combustion. Les matériaux utilisés sont à priori non combustibles mais cette propriété peut s'altérer au cours du temps suite au vieillissement du matériau. Ce phénomène inévitable notamment en présence d'oxygène, risque d'ailleurs de provoquer d'autres défaillances (perte d'étanchéité des joints, émission de COV contaminants les gaz fabriqués …) Pour le moment, l'industriel anticipe en programmant des remplacements, couteux, et souhaite mettre à profit le travail de thèse pour mieux prédire la vitesse de dégradation (et ainsi optimiser les programmes de maintenance) et leurs conséquences (associées à une meilleure gestion des risques) Les objectifs de cette thèse sont donc: - d'une part, de comprendre et modéliser la dégradation des matériaux base EPDM et HNBR employés par l'industriel, notamment en s'appuyant sur des matériaux modèles. A cette fin, une étude fine des modifications structurales et microstructurales sera effectuée en s'appuyant sur des méthodes classiques de suivi du vieillissement ( spectroscopie InfraRouge, analyse DMA,…) et des méthodes disponibles chez l'industriel (analyse élémentaire, analyse des volatils émis lors du vieillissement…) - d'autre part, d'appréhender l'effet du vieillissement en étudiant l'abattement des propriétés pour des matériaux présentant des seuils de dégradation correspondant à différents degrés de vieillissement "en conditions réelles". Ceci nous conduira notamment à étudier la résistance à la combustion et les propriétés qui y sont associées (conductivité et capacité thermique …) et propriétés barrières à l'oxygène. L'ensemble nous permettra de dériver des relations structure-propriétés inédites dans le domaine des polymères - enfin, pour permettre une transposition des essais en laboratoire au vieillissement en conditions réelles, un modèle cinétique (code de calcul) sera développé pour faciliter les extrapolations

The presence of polymers in oxygen transport and production facilities (seal, bearing, lubricant) is a potential source of combustion. The materials used are, in principle, non-combustible, but this property can change over time as the material ages. This inevitable phenomenon, especially in the presence of oxygen, may also cause other failures (loss of seals, emission of VOCs contaminating the manufactured gases ...) For the moment, the industrialist anticipates by scheduling replacements, expensive, and wishes to take advantage of the thesis work to better predict the speed of degradation (and thus optimize maintenance programs) and their consequences (associated with a better risk management) The objectives of this thesis are thus: - on the one hand, to understand and model the degradation of EPDM and HNBR based materials used by the industry, in particular by relying on model materials. To this end, a detailed study of the structural and microstructural modifications will be carried out by relying on traditional methods of ageing monitoring (Infrared spectroscopy, DMA analysis,...) and methods available at the industry (elemental analysis, analysis of volatiles emitted during ageing...) - on the other hand, to apprehend the effect of ageing by studying the abatement of properties for materials presenting degradation thresholds corresponding to different degrees of ageing "in real conditions". This will lead us to study the resistance to combustion and the properties associated with it (conductivity and thermal capacity ...) and oxygen barrier properties. All this will allow us to derive structure-property relationships that are new in the field of polymers - finally, to allow a transposition of the laboratory tests to the ageing in real conditions, a kinetic model (calculation code) will be developed to facilitate the extrapolations