Investigation des dynamiques relaxationnelles dans des systèmes époxy pour apporter une meilleure compréhension des effets de vieillissement physiques et chimiques dans le cadre d'applications structurales.

Epoxy resins are used in civil engineering to ensure the durability of concrete structures. In use, they are subject to both chemical (oxidation) and physical (structural relaxation) aging. The objective of the DUREVE project is to develop a methodology to estimate the lifetime from a multi-scale study of the degradation. The objective of this thesis work was to study structural relaxation aging in order to understand how a thermo-oxidized system undergoes structural relaxation and what effects this may cause. Structural relaxation kinetics of epoxy systems were studied by fast scanning calorimetry, while molecular mobility was studied by dielectric spectroscopy. This study has shown that structural relaxation is dependent on the temperature at which it takes place, both in kinetic terms and in the assumed nature of the associated dynamics (local and cooperative). It is a function of the intrinsic molecular mobility of the relaxing entity, which means that for a thermosetting system such as those we have analyzed, it will depend on the choice of the epoxy but also of the hardener. Finally, it is likely to be both accelerated and aggravated when coupled with aging damaging the covalent structure, which reveals an additional risk for the maintenance of macroscopic properties.Les résines époxys sont utilisées dans le génie civil afin d’assurer la pérennité des ouvrages en béton. En condition d’utilisation elles sont soumises à un vieillissement aussi bien chimique (oxydation) que physique (relaxation structurale). Le projet DUREVE a pour objectif de développer une méthodologie pour estimer la durée de vie à partir d’une étude multi-échelle de la dégradation. Ce travail de thèse a eu pour objectif l’étude du vieillissement par relaxation structurale afin de comprendre comment un système thermo-oxydé subit le vieillissement par relaxation structurale et quels effets cela peut provoquer. Les cinétiques de vieillissement par relaxation structurale de systèmes époxys ont été étudiées par calorimétrie à balayage rapide, tandis que la mobilité moléculaire a été étudiée par spectroscopie diélectrique. Cette étude a montré étude que le vieillissement par relaxation structurale est dépendant de la température à laquelle il s’opère, que ce soit en termes cinétique mais aussi par la nature supposée des dynamiques associées (locales et coopératives). Il est fonction de la mobilité moléculaire intrinsèque de l’entité relaxante cela signifie pour un système thermodurcissable tel que ceux que nous avons analysés, qu’il sera dépendant du choix de l’époxy mais aussi du durcisseur. Enfin il est susceptible d’être à la fois accéléré et aggravé lorsqu’il est couplé aux vieillissements endommageant la structure covalente, ce qui révèle un risque additionnel pour le maintien des propriétés macroscopiques