Relations structures/propriétés des résines époxydes pour la fabrication par pultrusion de composites carbone-polyépoxyde

Abstract

L’objectif de ce travail de thèse consiste à identifier une ou plusieurs matrices époxydes répondant aux exigences industrielles issues de l’application des câbles électriques et compatibles avec le procédé de pultrusion. Les conditions de fonctionnement de ces câbles sont des températures de l’ordre de 150°C avec des pics d’activités compris entre 180°C et 200°C. Une amélioration des performances thermiques des matrices époxydes, telles qu’une température de transition vitreuse supérieure à 230°C, est nécessaire afin que les composites soient stable thermiquement (perte de masse inférieure à 5%) après un vieillissement dans l’air d’un an à 180°C dans une étuve. La compréhension du point de vue chimique du vieillissement thermique de ces matrices est important afin d’anticiper les profils de dégradation des composites obtenus. Un monomère trifonctionnel est associé avec différents systèmes catalytiques, afin d’étudier l’influence de leur nature sur les propriétés des matrices époxydes. Ces amorceurs sont principalement des amines tertiaires de deux types, des bicycliques telles que les guanidines ou les amidines, et des imidazoles masqués ou non. Les matrices issues de ces différentes combinaisons sont caractérisées au moyen d’analyses thermiques, thermomécaniques et rhéologiques. Les systèmes remplissant les conditions du cahier des charges sont vieillis dans une étuve pendant 120 jours à 200°C, dans le but de simuler un an à 180°C. Des composites en fibres de carbone sont produits grâce aux matrices époxydes retenues au moyen du procédé de pultrusion. Ces dernières sont constituées d’un monomère époxyde trifonctionnel, d’un co-monomère anhydride catalysés par une amidine ou un imidazolium. Ces amorceurs confèrent aux matériaux finaux les performances répondant aux exigences industrielles. Enfin, une corrélation est réalisée entre la structure chimique des amorceurs et les propriétés finales des matrices époxydes et des composites.