Academic literature on the topic 'Caoutchouc'

Les effets caloriques représentent la capacité d’un matériau à voir son entropie varier sous l’effet d’une sollicitation externe et peuvent être utilisés pour des systèmes de refroidissement à l'état solide en remplacement (ou complément) des dispositifs traditionnels à base de fluides frigorifiques. Dans cette thèse, nous avons cherché à étudier l'effet élastocalorique du caoutchouc naturel. Après une présentation des différents matériaux caloriques et du caoutchouc naturel, le chapitre 2 détaille la caractérisation élastocalorique du caoutchouc naturel, et les résultats sont interprétés à partir de la notion de cristallisation induite par la déformation. Le changement de température adiabatique élastocalorique et la variation d’entropie associée atteignent 9K et 50kJ.m-3.K-1, ce qui est très important comparé aux autres matériaux caloriques. L’effet élastocalorique étant maximum pour une déformation voisine de 4,5, une pré-déformation peut être appliquée pour éviter la zone moindre activité élastocalorique. La mesure directe de l’effet élastocalorique est ensuite comparée à une méthode indirecte déduite du facteur de Clapeyron, et les divergences sont discutées. Dans le chapitre 3, la contrainte et la température élastocalorique sont simulées par un modèle de Flory modifié sur la base de la cristallisation. Il est possible de prédire le comportement contrainte-déformation à différentes températures, ainsi que les variations de température élastocaloriques à température ambiante. Dans le chapitre 4, les effets de la fatigue sur l’effet élastocalorique du caoutchouc naturel sont ensuite étudiés. La résistance à la fatigue pour de grandes amplitudes de déformation est très faible (&lt; 800 cycles). Trois régimes de déformation intermédiaire sont ensuite testés : 0-3, 2-5, et 4-7, et permet d’établir que le régime 2-5 est le plus performant (jusqu’à 100 000 cycles). Dans le dernier chapitre, un modèle de système régénératif de refroidissement à base de matériaux caloriques est développé afin d’établir des lignes directrices pour le choix des matériaux élastocaloriques<br>In this thesis, we aimed to study the eC effect of natural rubber (NR) and to prove its potential to act as an eC material primarily. The method for improving the eC effect efficiency and fatigue life of NR were also proposed. The eC effect of NR is characterized directly, and interpretation based on the theory of strain-induced crystallization/crystallite (SIC) is proposed. The eC adiabatic temperature change and isothermal entropy change of NR can be up to 9 K and 50 kJ.m-3.K-1 (56 J.kg-1.K-1), which are larger than most of caloric materials. Two coefficients, eC strain coefficient and eC stress coefficient , are defined for evaluating the eC performance at different strains, where is the specific entropy, is the engineering strain, is the temperature and is the stretching stress. It’s found that both coefficients are maximum for a strain around 4.5, indicating that the highest eC performance occurred at middle strain, which is attributed to the occurrence of SIC. To improve the eC performance, it is proposed to apply a pre-strain, so that the low strain regime where eC performance is low can be skipped. Moreover, the large needed deformation can be reduced by the pre-strain and thus the possibility of a compact cooling system designed based on NR is improved. The fatigue property of eC effect of NR is then investigated. The fatigue life at large deformation strain amplitudes (strain of 1-6) is about 800 cycles for the tested NR, which is too short to be used for a cooling system. Decreasing strain amplitude is necessary to extend fatigue life up to requirement of a cooling device. For the same small strain amplitude of 3, the fatigue property is compared at amorphous strain regime (strain of 0-3), onset strain of melting (strain of 2-5) and high strain of SIC (strain of 4-7). It’s found that a larger eC temperature change and a better fatigue property can be obtained at two SIC strain regimes (strain of 2-5 and 4-7) than amorphous strain regime. Especially, the fatigue property at the onset strain of melting (strain of 2-5) is better than that at high strain of SIC (strain of 4-7). A high-cycle fatigue was applied at the strain of 2-5 (most promising strain regime) up to 1.7×105 cycles. It was observed that there is no crack of the sample, as well as a degradation degree of 12% of the eC temperature change. Furthermore, the eC stress coefficient (4.4 K/MPa) at onset strain of melting is larger than that at high strain of SIC (1.6 K/MPa). As a result, the middle strain regime (onset strain regime of melting) can get a higher eC performance, larger temperature change, and better fatigue life, which should be chosen for eC cooling system

Notre étude s'intéresse aux mélanges de matériaux hyper-élastiques en particulier les caoutchoucs. Par une méthode numérique, nous donnons les états de contraintes et de déformations, locaux et globaux dans le mélange. Il s'agit donc pour nous de modéliser dans un outil de simulation, le comportement mécanique du mélange de caoutchouc à partir des propriétés mécaniques de ses constituants. Après une première partie consacrée à la définition d'une loi de comportement hyper-élastique approchant au mieux les résultats expérimentaux, nous mettons en place la méthode auto cohérente pour caractériser le mélange. Le changement de forme et d'orientation des constituants est aussi étudié. Ces trois aspects du problème sont introduits dans un programme numérique qui génére les champs de contraintes et de déformations microscopiques et macroscopiques dans le mélange.

Pour bien connaître l'influence des propriétés superficielles de la silice sur sa dispersion dans les milieux élastomères, sur les interactions silice/caoutchouc, sur les propriétés mécaniques du matériau ainsi, que sur le mécanisme de renforcement des caoutchoucs par la silice, on a étudié la modification de surface d'une silice par le méthanol et l'hexadécanol et vérifié la rhéologie des suspensions de silice dans un milieu modèle du caoutchouc, la vitesse et le degré de la dispersion de la silice dans le caoutchouc, les interactions aux interfaces silice/caoutchouc, mesuré le taux de caoutchouc lié et le taux de gonflement, la mobilité moléculaire de la couche caoutchouc/silice et son épaisseur, l'influence de la silice sur la densité de réticulation et la cinétique de vulcanisation du caoutchouc, l'effet de renforcement du caoutchouc par la silice. Ces résultats ont permis de montrer que le greffage de chaînes alkyles sur la surface de la silice conduit à une augmentation nette de mouillabilité par le caoutchouc et à une diminution du pouvoir renforçant. Mais la dispersion finale de la silice dépend non seulement de la morphologie et de l'activité de la surface de la charge, mais aussi de la structure chimique du caoutchouc. Les propriétés renforçantes dépendent des interactions chimiques à l'interface, de la longueur de la chaîne greffée, mais la dispersion de la silice dans le caoutchouc ne dépend pas des enchevêtrements

L'objectif du travail realise est l'identification des extremites de chaine obtenues apres degradation controlee du caoutchouc naturel en phase latex sous l'action du couple phenylhydrazine/oxygene. Le but de la these est de verifier l'hypothese anterieure de transformation des extremites methyl- et phenylcetone en extremites phenylhydrazone puis -(phenylazo)hydroperoxyde par utilisation de molecules modeles de ces extremites fonctionnelles. Le chapitre bibliographique permet d'une part, de mettre en evidence les apports du travail presente par rapport aux connaissances anterieures, et d'autre part de soutenir les hypotheses de structures et les mecanismes proposes pour expliquer les resultats obtenus. Le second chapitre est relatif a la synthese et a la caracterisation des molecules modeles choisies (cetones ,-ethyleniques, phenylhydrazones correspondantes, epoxycetones). Trois syntheses de methyl- et phenylcetones ,-ethyleniques sont originales. L'oxydation des phenylhydrazones modeles decrite dans le troisieme chapitre conduit bien aux -(phenylazo)hydroperoxydes attendus. Dans le cas des phenylhydrazones issues des cetones ,-ethyleniques, l'intervention de reactions d'epoxydation est mise en evidence. Un mecanisme intramoleculaire est propose. L'etude de la thermolyse complete ce travail et permet de verifier que les produits d'oxydation des phenylhydrazones conduisent par decomposition, aux cetones correspondantes et a des composes aromatiques. L'action du couple phenylhydrazine/oxygene sur des methyl- et phenylcetones modeles dans des conditions proches de celles utilisees pour la degradation du caoutchouc naturel, est decrite dans le quatrieme chapitre. Par extrapolation a la reaction de degradation du caoutchouc naturel, un processus cyclique de reaction des extremites cetone avec formation d'extremites phenylhydrazone tres reactives vis-a-vis de l'oxygene est propose. Les structures d'oxydation formees sont ensuite susceptibles de se decomposer pour redonner les extremites cetone de depart

Les courroies étudiées subissent des sollicitations mécaniques complexes et des variations thermiques jusqu’à 160°C. Pour améliorer leurs durées de vie, les propriétés de l’interface entre le câblé PA 4,6 adhérisé RFL et la matrice EPDM doivent être optimisées. Dans ces travaux, les courroies ont subi un endommagement par fatigue et les essais ont été arrêtés après différents nombres de cycles afin de caractériser l’interface câblé/caoutchouc. Les analyses en microscopie électronique ont révélé trois mécanismes d’endommagement:  La dégradation de la structure interne du câblé  La propagation de décohésions fibrillaires à l’interface RFL/caoutchouc  L’apparition d’arrachements fibre polyamide/RFL Ces endommagements ont été corrélés à des rigidifications interfaciales (nanoindentation), une évolution des propriétés viscoélastiques de la structure (DMA) et une diminution des valeurs d’adhérence (pelage ou arrachement). Des analyses physicochimiques, principalement Tof-SIMS, ont permis de déterminer la composition interfaciale initiale et de corréler son évolution aux endommagements constatés<br>Studied belts undergo complex mechanical stress and thermal variations up to 160°C. To enhance their service life, the interfacial properties between the PA 4, 6 cord, coated with RFL, and the EPDM matrix must be improved. In this study, fatigue tests on belts were stopped after various numbers of cycles in order to characterize the interface between cord and rubber. Electron Microscopy revealed three different mechanisms for mechanical damage:  Degradation of the inner cord structure  Propagation of fibrillar microcracks at the RFL/rubber interface  Appearance of RFL/polyamide microfiber debondings This damage was associated with interfacial hardenings (nanoindentation), viscoelastic properties variations of the structure (DMA) and a decrease in adhesive values (peeling or pulling out). Physicochemical analyses, mainly by Tof-SIMS, enabled to determine interfacial composition and to link its evolution with observed mechanical damage

Les élastomères sont renforcés grâce à l'incorporation de charges telles que les noirs de carbone ou encore la silice. Ce qui leur confère de meilleures propriétés (résistance à la rupture, abrasion, rigidité…). Actuellement, les charges renforçantes les plus souvent utilisées sont les noirs de carbone. La substitution de cette charge classique par la silice constitue un challenge dans l'industrie pneumatique. En effet, il est admis que la silice diminue la résistance au roulement des pneus, de matrice synthétique, tout en conservant une bonne adhérence. La particularité de cette étude est d’analyser l’influence du renfort par la silice sur le comportement mécanique en endurance du caoutchouc naturel. Son principal objectif est de comprendre l’influence de la morphologie de la silice (surface développée en interaction avec le caoutchouc, dispersibilité, activité chimique) sur le comportement mécanique et plus spécialement sur la durée de vie en fatigue du caoutchouc naturel ainsi chargé. L’élaboration de deux matériaux permettant d’établir l’influence de la morphologie de la silice constitue une première étape déterminante du travail. Elle se base sur l’incorporation de deux nuances de silice précipitée dans une matrice de caoutchouc naturel pouvant présenter des propriétés rhéologiques similaires. Les essais de caractérisation mécanique (monotones et cycliques) selon différents types de sollicitation (traction, compression, relaxation, traction cyclique, torsion) ainsi que des essais de traction in situ au MEB permettent d’identifier les mécanismes de déformation, de renfort et d’endommagement présents. L’interprétation des résultats de cette campagne expérimentale est basée sur une caractérisation microstructurale approfondie de l’état de dispersion de la silice ainsi que celui de la cristallisation de la matrice en caoutchouc naturel. Les résultats des essais de fatigue ainsi que les observations microscopiques des mécanismes de propagation des fissures en fatigue permettent d’établir un critère de durée de vie prenant en compte les modes de sollicitation (traction, compression, et torsion). Celui-ci est capable de prévoir la durée de vie ainsi que le lieu d’amorçage des fissures. Il s’avère que, selon le mode de sollicitation appliqué, les propriétés de dispersion de la silice sont plus ou moins importantes dans le renforcement et l’endurance du caoutchouc naturel chargé de silice. Ce travail fait donc appel à la physico-chimie, à la mécanique et aux observations microstructurales, en allant de l’élaboration des matériaux jusqu’à la modélisation mécanique du comportement et de la durée de vie<br>Natural rubber has long been reinforced by stiff fillers such as carbon black in order to improve mechanical properties (breaking strength, abrasion, rigidity…). The introduction of silica particles to the library of potential fillers offers new possibilities to further tailor the properties of Natural rubber via blending. Introduce silica instead of carbon black is a challenge in pneumatic industry. Synthetic-based elastomers filled with silica particles decrease in rolling friction of the tires while also retaining a good adherence. The goal of this study is to explore the influence of silica particles one the mechanical behavior, stiffness, strength, hysterisis, fatigue lifetime, of natural rubber. The main purpose is to understand the influence of the morphology of silica (Interaction surfaces between filler with rubber, dispersion with random distribution, chemical activity) on the mechanical behavior and on the fatigue lifetime. Also, Two blends with two different morphology of silica were produced. The both blends were made to obtain similar rheology properties. Experiments investigations were performed to identify the mechanical behavior such as (tension, compression, torsion ,cyclic loading, relaxation tests) and mechanisms of deformation and damage were estimated from uniaxial elongation in combination with in situ SEM micrographs tests. The micro-structure of the blends were studied through SEM observations and uniaxial elongation in combination with in situ X-ray. Theses studies indicate respectively a good dispersion of the filler and a crystallization of soft-segment induced by elongation. Fatigue experimental results with fractographic observations allow to built a new model of lifetime prediction. This model is able to predict the location and orientation of cracks as well as the fatigue lifetime. The life time experiments and numerical tests study shows how the two different silica particles reinforced natural rubber , when subjected to various mechanical loading conditions (uniaxial, hydrostatic, monotonic, cyclic)