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Formulation et mise en oeuvre de composites " tièdes " à fibres longues à matrice TP/TD respectueux de la réglementation REACH

Authors
  • Stampfer, Leopold
Publication Date
Jul 20, 2021
Source
Open Archive Toulouse Archive Ouverte
Keywords
Language
French
License
Green
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Abstract

L’utilisation des composites époxyde/fibre de carbone face aux matériaux métalliques permet l’allègement des structures dans l’aéronautique. Le but de ces travaux est de renforcer la matrice époxyde par un thermoplastique de PEEK afin d’améliorer la stabilité thermique et la résilience de ces composites. Cette famille de thermoplastique à l’avantage d’avoir une ténacité plus importante que les matrice époxyde, tout en conservant une température de transition vitreuse similaire. La difficulté de ce travail repose sur l’immiscibilité du PEEK avec l’époxyde. Pour diminuer l’immiscibilité, un oligomère de PEEK comportant des terminaisons OH a été synthétisé. Les terminaisons ont la capacité de se lier chimiquement au prépolymère époxyde permettant ainsi la création de chaine hybride thermodurcissable et thermoplastique. Les premiers travaux ont consisté à caractériser les matières premières utilisées. Le choix du prépolymère DER 332 a été réalisé en fonction de sa température de dégradation avant réticulation mais aussi de sa viscosité pour faciliter le mélange avec des poudres solides. Le durcisseur choisi est de l’isophorone diamine (IPDA). Il est de la famille des cycloaliphatiques, garantissant une température de transition vitreuse élevé tout en respectant la réglementation REACH. Une poudre de PEEK sans liaison a été sélectionné et sera comparée à l’oligomère de PEEK à terminaisons OH. La réaction entre le prépolymère et l’oligomère de PEEK est visible par analyse thermique et rhéologique. Cette réaction varie en fonction de la température mais aussi en fonction de la proportion du mélange étudiée. La seconde partie de ces travaux a consisté à caractériser les propriétés mécaniques de la matrice et les différentes charges associées. Des essais de traction, flexion, choc, ténacité et de microscopie à force atomique-AFM ont été réalisés. Les premiers essais ont mis en évidence des mouvements des particules dans la matrice. Un protocole ainsi qu’un procédé de rotomoulage ont été adaptés afin d’obtenir une répartition des charges homogènes tout en optimisant le cycle de réticulation des différents mélanges étudiés. La visualisation par AFM a montré une bonne adhésion des oligomères de PEEK au contact de la matrice dans un environnement très majoritairement immiscible. La tenue au choc du matériau n’a pas été augmentée par l’ajout de charges de PEEK à fort taux de cristallinité qu’elles soient liées ou non à la matrice.

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