Influence d’un alliage TP/TP sur la ténacité d’une résine époxy

Les résines époxy sont grandement employées de nos jours, tant comme matériaux fonctionnels que structuraux. Ces dernières trouvent ainsi application dans une variété de domaines qui vont de l’industrie de la peinture à la construction en passant par l’électronique. La polyvalence de ces résines découle de leurs nombreuses propriétés intéressantes telles leurs bonnes résistances chimique et thermique. Néanmoins, leur fragilité constitue leur point faible, ce qui a amené nombre de recherches à étudier ces résines dans le but d’améliorer leur ténacité, autrement dit leur résistance à la propagation de fissures. Dans la même optique, ce travail a pour objectif d’améliorer la ténacité d’une résine époxy. Pour cela, un alliage de thermoplastiques est ajouté à la résine sous forme de film. La résine époxy en question est la RTM6 qui tire son nom du procédé RTM destiné à la fabrication de matériaux composites. Les thermoplastiques utilisés sont un phénoxy : le PKHH, un polyétherimide : le PEI Ultem 1000 et un polyéthersulfone à terminaison hydroxyle : le PESOH. Ces thermoplastiques purs ainsi que des alliages de PEI/PKHH et de PESOH/PKHH sous forme de films sont ajoutés à la résine pour investiguer leur influence sur la ténacité de cette dernière. Dans une étude préliminaire, les mélanges de thermoplastiques sont caractérisés morphologiquement et thermiquement. Des observations au microscope optique, des analyses DSC et des analyses DMA sont réalisées permettant d’observer la morphologie des mélanges et d’en déterminer les températures de transition vitreuse. Aussi, l’influence de la composition et des conditions de mise en œuvre sur ces caractéristiques est étudiée. Ces analyses dévoilent des mélanges biphasiques non homogènes avec un signe de miscibilité partielle. Dans un deuxième temps, le comportement des thermoplastiques dans la résine est étudié. Des mesures d’interdiffusion de filaments de thermoplastiques chauffés dans une goutte de résine montrent qu’une vitesse de chauffe de 2°C/min est la mieux adaptée pour permettre la diffusion des films dans la résine lors de la cuisson. Enfin, des tests de flexion à trois points montrent que l’ensemble des films ajoutés permet une amélioration de la ténacité de la résine, le meilleur résultat étant obtenu pour un alliage de PESOH/PKHH en proportions 50/50. Des analyses SEM montrent pour finir que les films apportent une rugosité qui freine la propagation de la fissure et qui explique l’augmentation de la ténacité mesuréeEpoxy resins are widely used nowadays as structural materials as well as functional materials. They are used in many fields ranging from the paint industry to construction and electronics. The versatility of these resins is due to their multiple interesting properties such as their good chemical and thermal resistance. However, they suffer brittleness which brought about numerous researches to study these resins in order to improve their toughness, in other words their resistance to crack propagation. In the same context, this work aims to improve the toughness of an epoxy resin. To achieve this, a thermoplastic blend in a film form is added to the resin. The epoxy resin studied in this work is the RTM6 which takes its name from the RTM process used in composites fabrication. The thermoplastics used are a phenoxy : the PKHH, a polyetherimide : the PEI Ultem 1000 and a hydroxyl terminated polyethersulfone : the PESOH. These pure components as well as PEI/PKHH and PESOH/PKHH blends in films form are added to the resin in order to investigate their influence on the latter’s toughness. A preliminary study characterizes morphologically and thermally the thermoplastic blends. Optical microscope observations, DSC and DMA analyses are performed allowing to observe the blends morphology and to determine their glass transition temperatures. Moreover, the effect of the composition and the process conditions on these characteristics is studied. These analyses show heterogeneous biphasic blends with a sign of partial miscibility. Then, the thermoplastics’ behavior in the resin is studied. Measures of the interdiffusion of thermoplastics filaments heated in a resin drop show that a heating rate of 2°C/min is the most suitable in order to allow the films diffusion in the resin during curing. Eventually, three point bending tests show that all the added films provide an improvement of the resin toughness, the best result being obtained for a PESOH/PKHH 50/50 blend. SEM analyses finally show that the films bring about a roughness that slows the crack propagation and that explains the improvement in toughnessMaster [120] : ingénieur civil en chimie et science des matériaux, Université catholique de Louvain, 201