To see the other types of publications on this topic, follow the link: Élastomères – Renforcement.
Dissertations / Theses on the topic 'Élastomères – Renforcement'
Create a spot-on reference in APA, MLA, Chicago, Harvard, and other styles
Consult the top 34 dissertations / theses for your research on the topic 'Élastomères – Renforcement.'
Next to every source in the list of references, there is an 'Add to bibliography' button. Press on it, and we will generate automatically the bibliographic reference to the chosen work in the citation style you need: APA, MLA, Harvard, Chicago, Vancouver, etc.
You can also download the full text of the academic publication as pdf and read online its abstract whenever available in the metadata.
Browse dissertations / theses on a wide variety of disciplines and organise your bibliography correctly.
1
Parneix, Caroline. "Agrégats colloïdaux destinés au renforcement des élastomères." Besançon, 2006. http://www.theses.fr/2006BESA2089.
Full text
2
Rul, Alicia. "Compréhension et amélioration du nano-renforcement des élastomères silicone." Caen, 2011. http://www.theses.fr/2011CAEN2040.
Full textAbstract:
Les élastomères silicone possèdent de remarquables caractéristiques thermiques. Il est cependant nécessaire de les formuler pour optimiser leurs propriétés mécaniques et dynamiques. L’objectif de cette thèse est donc le renforcement des silicones. Des charges minérales, telles que la silice, sont le plus souvent utilisées pour améliorer les caractéristiques de ces polysiloxanes via des interactions physiques. L’étude approfondie du comportement mécanique et thermique de nanocomposites silicone, nous a permis de comprendre les mécanismes d’amélioration de ces propriétés. L’utilisation de nanocharges hybrides organiques/inorganiques nous a permis de développer un nouveau mode de renforcement du silicone impliquant la création de liaisons covalentes entre la nanocharge et la matrice. La modification de nanocharges par hydrosilylation permet d’optimiser considérablement la dispersion de celles-ci et d’augmenter la densité de réticulation du silicone. Nous montrons dans ce projet qu’il est possible d’améliorer simultanément la tenue au vieillissement thermique aérobie et anaérobie, de réduire l’effet Payne, et d’augmenter le module élastique de silicones chargés. Ce nouveau mode de renforcement est un levier qui permet de multiplier les applications pour des mélanges silicone aux très bonnes propriétés thermiques, mécaniques et dynamiquesSilicon rubbers exhibit very good thermal properties. Unfortunately, their mechanical properties are too weak and must be improved. Silica minerals are generally used to improve the silicon matrix properties via physical interactions. The aim of this work is to understand and improve the silicon rubbers physical behavior by using nanofillers. In depth studies of mechanical behavior and thermal degradation of silicon nanocomposites allowed us to well-understand reinforcement mechanisms. Thanks to hybrid organic/inorganic nanoparticles, we managed to increase the rubber’s crosslink density and to improve the dispersion of nanofillers in the matrix blends. Chemical modifications through hydrosilylation reaction and morphological modifications of these particles, allowed us to enhance significantly the thermal, mechanical and dynamic properties of silicon rubbers. In this work, we have found a new way of reinforcement by creating covalent bonds between tailored nanofillers and the silicon rubber matrix. This new way of reinforcement of silicon rubber properties allows simultaneously improving thermal behavior, reduce Payne effect, and increase elastic modulus
3
Gabrielle, Brice. "Étude du renforcement et de la propagation d'entaille dans les élastomères renforcés." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00736529.
Full textAbstract:
L'ajout de charges (agrégat de taille submicronique) dans une matrice élastomère apporte des propriétés physiques qualitativement différentes de celles de la matrice pure : module complexe dépendant de la température, forts effets non linéaires, forte dissipation... Ces propriétés sont liées à la nature de la matrice et des charges, à leur fraction volumique, et enfin à la force des interactions charge / matrice. Nous présentons d'abord les différents systèmes et la caractérisation de leurs propriétés mécaniques, de façon à clarifier le rôle des différents paramètres.La cristallisation sous traction du caoutchouc naturel a un effet important sur ses propriétés mécaniques. Nous l'avons donc mesurée quantitativement dans chacune des formulations. Nous montrons que le taux de cristallisation à la rupture est toujours de l'ordre de 13%. La nature de l'interface silice / matrice a un effet sur les propriétés mécaniques mais pas sur la cristallisation. Nous avons ensuite étudié le comportement en traction simple d'échantillons pré-entaillés. Nous montrons que la plus grande résistance à la propagation d'entaille du caoutchouc naturel renforcé est corrélée à la présence d'instabilités de propagation (rotation d'entaille). Les mécanismes physiques à l'origine de la rotation d'entaille ne sont pas compris. Nous décrivons la dynamique de propagation des rotations à différentes échelles, et les caractéristiques des rotations.La combinaison de la cristallisation induite et de la présence des charges induit dans le matériau une très grande anisotropie qui pourrait être à l'origine des rotations.
4
Gabrielle, Brice. "Étude du renforcement et de la propagation d’entaille dans les élastomères renforcés." Thesis, Lyon 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LYO10002/document.
Full textAbstract:
L'ajout de charges (agrégat de taille submicronique) dans une matrice élastomère apporte des propriétés physiques qualitativement différentes de celles de la matrice pure : module complexe dépendant de la température, forts effets non linéaires, forte dissipation... Ces propriétés sont liées à la nature de la matrice et des charges, à leur fraction volumique, et enfin à la force des interactions charge / matrice. Nous présentons d'abord les différents systèmes et la caractérisation de leurs propriétés mécaniques, de façon à clarifier le rôle des différents paramètres.La cristallisation sous traction du caoutchouc naturel a un effet important sur ses propriétés mécaniques. Nous l'avons donc mesurée quantitativement dans chacune des formulations. Nous montrons que le taux de cristallisation à la rupture est toujours de l'ordre de 13%. La nature de l'interface silice / matrice a un effet sur les propriétés mécaniques mais pas sur la cristallisation. Nous avons ensuite étudié le comportement en traction simple d'échantillons pré-entaillés. Nous montrons que la plus grande résistance à la propagation d'entaille du caoutchouc naturel renforcé est corrélée à la présence d'instabilités de propagation (rotation d'entaille). Les mécanismes physiques à l'origine de la rotation d'entaille ne sont pas compris. Nous décrivons la dynamique de propagation des rotations à différentes échelles, et les caractéristiques des rotations.La combinaison de la cristallisation induite et de la présence des charges induit dans le matériau une très grande anisotropie qui pourrait être à l'origine des rotationsThe subject of this PhD thesis is the resistance to tear of reinforced elastomers. The general context of this work is related to the performances of reinforced elastomers, specifically silica reinforced natural rubber, as regards various usage properties : wear of tyre tread, fatigue and tear resistance of tyre flanks, etc. Wear and fatigue mechanisms are very complex. This PhD thesis is a first step towards understanding these mechanisms. We focussed on the parameters which control ultimate properties (resistance to failure, resistance to tear propagation) of uniaxially stretched samples. Reinforced elastomers are nanocomposite materials made of an elastomer matrix in which submicrometric filler particles or aggregates are dispersed. Adding fillers considerably enhances usage properties, specifically ultimate properties. Mechanical and physical properties qualitatively different from those of the pure elastomer matrix are induced: a strongly temperature dependent complex modulus, strong non linear effects (Payne effect), large dissipation, hysteresis, plasticity and long time recovery (Mullins effect). The material parameters which have an influence on the properties are: the nature of the elastomer matrix (natural or synthetic rubber) and of the reinforcing fillers (carbon black or silica), the volume fraction and dispersion state of the fillers, the nature and strength of interactions at filler-matrix interfaces.This work is an experimental study of the resistance to failure and to tearing of uniaxially stretched samples. The various systems which have been studied are presented first. Their mechanical properties have been characterized in the various regimes of strain amplitude. The various samples have been compared systematically in order to clarify the effect of the various material parameters.Natural rubber crystallizes under strain. This phenomenon is very sensitive to the formulation of the various materials and has a tremendous effect on mechanical and ultimate properties. Thus, we have measured quantitatively the amount of crystallinity induced as a function of the applied strain during elongation cycles and up to sample failure. The influence of the nature and volume fraction of the fillers and of the matrix-filler interfaces has been studied. The crystallinity is close to 13% in all studied materials. In samples filled with silica, the nature of the filler-matrix interactions (covalent coupling vs no coupling) has very little influence on crystallization, whereas it modifies strongly the mechanical properties.Then we have studied the resistance to failure of uniaxially stretched pre-notched test samples. Within a macroscopic approach, we have related the ultimate property (energy density at break) to the various tear propagation modes which are observed. We have studied the effect of temperature and drawing speed. It has been shown that the higher resistance to failure of reinforced natural rubber is related to the appearance of spectacular instabilities of the propagation direction (the so-called ‘tear rotation’). The appearance of tear rotation is specific to pre-notched reinforced natural rubber samples. The physical mechanisms responsible for tear rotation are not yet fully understood. The combination of reinforcement due to fillers and of strain-induced crystallization may lead to a strong anisotropy of the elastic material constant of the material in front of the tear tip, and this might be the driving force for tear rotation. The rotation length has been identified as an important parameter which correlates well to the ultimate properties. The tear propagation is described at various scales. The typical length scales associated to tear rotation which are observed have been related to the material properties
5
FORGEARD, SYLVIE. "Synthese de silices greffees polyisoprene. Applications comme charges renforcantes." Le Mans, 1996. http://www.theses.fr/1996LEMA1002.
Full textAbstract:
Des silices greffees polyisoprene ont ete synthetisees en vue d'applications dans des domaines tres varies (renforcement des elastomeres, chromatographie, etc. ). Pour acceder a celles-ci, deux voies de synthese ont ete etablies: le greffage d'un polyisoprenyl lithium, prepare par polymerisation anionique de l'isoprene, sur des fonctions organiques reactives du type alkenyle ou chloroalkyle prealablement greffees a la surface d'une silice. La fonctionnalisation de la silice a ete realisee a l'aide d'alkenyl- ou chloroalkyltrialkoxysilanes par condensation des silanols sur les fonctions alkoxysilyle. Le greffage d'un polyisoprene a extremite trialkoxysilyle sur les silanols libres et gemines d'une silice reactive. Cette deuxieme approche a necessite la mise au point d'une procedure de synthese selective du polymere a greffer basee sur la transformation d'un polyisoprenyl lithium en un polymere a extremite trialkoxysilyle par reaction des carbanions polyisoprenyle avec des chloroalkyltrialkoxysilanes ou des tetraalkoxysilanes. Quelle que soit la voie de synthese choisie, les densites de greffage par unite de surface de silice sont comparables. Cependant, la deuxieme solution est plus attrayante car, par rapport a la premiere, elle offre plusieurs avantages significatifs (mise en uvre plus adaptee pour des quantites importantes en silice, purification du polymere fonctionnel, etc. ). Sur le plan applicatif, les silices greffees polyisoprene peuvent etre utilisees en tant que charge pour le renforcement des elastomeres. Les tests realises avec le caoutchouc styrene-butadiene ont mis en evidence que la presence de greffons polyisoprene lies chimiquement a la surface de la silice a des consequences a la fois sur les proprietes de mise en uvre des melanges vulcanisables sbr et les proprietes mecaniques des vulcanisats sbr
6
Joachim, Francis. "Contribution à l'étude du renforcement des élastomères silicones par les silices : rôle des agents antistructure." Mulhouse, 1987. http://www.theses.fr/1987MULH0070.
Full text
7
Lansinger, Colleen. "Caractérisation des surfaces de noir de carbone et effet sur le renforcement des élastomères." Mulhouse, 1990. http://www.theses.fr/1990MULH0150.
Full text
8
Wolff, Siegfried. "Renforcement des élastomères et facteurs de structure des charges : noir de carbone et silice." Mulhouse, 1987. http://www.theses.fr/1987MULH0051.
Full textAbstract:
L'équation de Guth-Gold permet de représenter avec une très grande précision les courbes contrainte-allongement de vulcanisats préparés par vulcanisation au peroxyde de caoutchouc naturel, ou de SBR contenant des noirs de carbone et de la silice. L’étude systématique du gonflement et l'utilisation de silices désactivées justifie l'hypothèse d'une immobilisation partielle du caoutchouc en surface de la charge active comme responsable de l'essentiel de l'effet de renforcement
9
Wagner, Martine. "Renforcement des élastomères par les charges : mobilité moléculaire et spécificité des interactions à l'interface silice-caoutchouc styrène-butadiène." Mulhouse, 1997. http://www.theses.fr/1997MULH0499.
Full textAbstract:
Afin d'améliorer les propriétés d'usage des élastomères on leur associe des charges renforçantes telles que les noirs de carbone et les silices. L'objet de ce travail est l'étude des mécanismes de renforcement d'un élastomère, copolymère statistique de styrène et de butadiène (SBR), par des silices de précipitation. Les deux questions examinées plus particulièrement sont l'intensité et la portée de l'immobilisation induite dans le SBR par l'introduction de la silice ainsi que la spécificité des interactions entre la surface de la charge et l'élastomère. Les résultats obtenus par détermination du taux de polymère lié, analyse des propriétés dynamiques-mécaniques et étude du vieillissement physique mettent en évidence l'existence d'une fraction d'élastomère de mobilité segmentaire fortement réduite par la présence de la charge. Elle correspond à une épaisseur de l'ordre de 5 nm. L'analyse enthalpique différentielle et la RMN du solide large bande (1H) montrent qu'une fraction de polymère entourant les particules sur une épaisseur de l'ordre de 1 nm n'est pas détectée au passage de la transition vitreuse, indiquant que ces deux techniques sont moins sensibles que les sollicitations mécaniques à l'immobilisation segmentaire des chaînes. La RMN du solide haute résolution (1H) est appliquée aux systèmes chargés, de manière à mettre en évidence une éventuelle spécificité de l'influence de la silice sur les différents fonctions de la chaîne élastomère. Les groupements pendants apparaissent plus influencés par la présence de la silice que le squelette de la chaîne ce qui peut indiquer une interaction spécifique à distance entre la silice et ces groupements ou bien une réponse différente des groupements à l'introduction de contraintes par la charge. L'étude par microcalorimétrie d'écoulement de l'adsorption de différentes molécules sondes à la surface de la silice montre que l'adsorption en solution de cycles aromatiques est plus favorable que celle des doubles liaisons ce qui est vraisemblablement le cas lors de la mise en œuvre mécanique également. L'utilisation parallèle de techniques globales et moléculaires s'avère non seulement intéressante mais indispensable pour une meilleure compréhension de systèmes aussi complexes que les élastomères chargés.
10
Maazouz, Abderrahim. "Mécanismes de renforcement d'un système époxy par des élastomères (réactifs ou préformés) et (ou) des microbilles de verre." Lyon, INSA, 1993. http://www.theses.fr/1993ISAL0045.
Full textAbstract:
L'étude des réseaux polyépoxy DGEBA/DDA/BDMA modifiés par des élastomères liquides de type CTBN (ETBN ) a montré que la morphologie finale dépend de la nature, du pourcentage d'élastomère initial et des conditions de mise en œuvre. Des relations entre les caractéristiques morphologiques finales et le niveau de renforcement ont été établies. En effet, l'amélioration des propriétés à la fracture (KIc, GIc) des ces matériaux s'accompagne d'une baisse des propriétés élastiques (module d'Young) et thermiques (Tg) suite à la dissolution d'une partie de l'élastomère dans la matrice. Parallèlement, ces mêmes réseaux ont été modifiés par des particules préformées de type core-shell et des comparaison avec les élastomères Je type CTBN ont été effectuées. Contrairement aux élastomères réactifs liquide la Présence de ces articules n'affecte pas la température de transition vitreuse. Une autre étude a été menée sur des matériaux composites hybrides à base de OGEBA- DDA-BDMA/CTBN et microparticules de verre. La présence du verre compense totalement la perte de propriétés élastique et thermiques (Tg) due à la présence de l'élastomère. De plus, l'interaction entre les champs de contrainte créés autour des microparticules de verre et d' élastomère augmente notablement la résistance à la fracture et un optimum est observé. Dans tous les cas nous avons montré que les propriétés préplastiques, plastiques et à rupture sont étroitement corrélés. Le mécanisme de déformation est du à l'écoulement par cisaillement du réseau favorisé par la présence d'élastomère sous forme dispersée ou dissoute ainsi qu'au mécanisme d'ancrage du front de fissureThe study of a DGEBA/DDA/BDMA system modified by a liquid elastomer such as CTBN (ETBN) has shown that the final morphology depends on the nature, initial concentration of the rubber and the curing conditions. Relations between the final morphological characteristics and the level of reinforcement have been established. The improvement in fracture properties (Klc, GIc) of these materials occurs with losses in elastic and thermical (Tg) properties because of a part of elastomer that remains dissolved on the matrix. Furthermore theses networks have been carried out. In opposite to the shell and comparisons between these two kinds of modifiers have carried out. In opposite to the liquid reactive rubbers, the presence of core-shell particles does not affect the glass transition temperature. An other investigation has been made on the hybrid composite materials based on DGEBA/DDA/BDMA/ETBN and glass beads. The presence of glass beads compensates fully the loss of elastic and thermical (Tg) properties caused by CTBN. Morever the interaction between the stress fields created around the glass and the rubber microparticles increases significantly the fracture properties and an optimum has been found. For all the systems studied, we have shown that preplastic, plastic and fracture properties are correlated. The mechanism of deformation is mainly governed by the shear flow of the matrix enhanced by the presence of elastomers as dispersed or dissolved phase and by the crak front-pinning
11
Meyer, Jean-Philippe. "Étude expérimentale du renforcement du polyéthylène téréphtalate par des élastomères coeur-coquille ; relations microstructure - résistance au choc." ENSMP, 1999. http://www.theses.fr/1999ENMP0862.
Full textAbstract:
L'objectif de cette étude est de remédier à la faible résistance au choc du polyéthylène téréphtalate (pet) semi-cristallin par l'introduction de particules à coeur élastomère polyacrylate de butyle (pba) et coquille rigide en polyméthacrylate de méthyle (pmma). La différence entre les deux particules utilisées se situe au niveau de la coquille, qui pour l'une est pourvue de groupements réactifs epoxy, (r) ; alors que pour l'autre elle est uniquement constituée de pmma (nr). Le but de l’étude est de montrer l’efficacité de ces particules en fonction de leur interface et d'identifier les processus physiques responsables de cette efficacité. L'influence de ces particules sur la microstructure du pet est également prise en compte. Il est montré que la cristallinité diminue de façon importante la résilience, en particulier dans un état de contraintes fortement triaxial. L’étude de l'influence des modifiants sur la cinétique de cristallisation montre la faible influence des modifiants, à l'exception d'une faible action nucléante du modifiant nr. La diffraction des rx montre que les modifiants ne modifient pas la maille cristalline du pet. L’étude des propriétés mécaniques montre que durant la déformation, aucune cavitation n'est observée dans le pet non chargé qu'il soit amorphe ou semi-cristallin. L'introduction d'une charge induit une cavitation, qui est plus importante pour la particule nr que pour la particule r. L'étude fractographique montre que les cavités se forment à l'interface particule-matrice pour le modifiant nr alors qu'elles se forment au coeur de la particule pour les modifiants r. Il est montré qu'en présence d'entailles le modifiant est nécessaire pour développer une déformation plastique. Dans le cas du pet semi-cristallin, le plus sensible à la présence d'entailles seul le modifiant réactif permet d'augmenter les énergies d’amorçage et de propagation des fissures. Une étude par rétrodiffusion de la lumière montre que l'apparition de la cavitation au cœur du nodule, a de faibles niveaux de déformation, est particulièrement efficace pour le pet semi-cristallin, alors qu'une décohésion particule/matrice mené à une forte densité de cavités dont la coalescence induit une rupture prématurée du matériau. Dans le cas du pet amorphe une telle décohésion, à des niveaux de déformation plus élevés, est cependant suffisante pour entraîner une forte déformation plastique du matériau.
12
Dubaa, Marie. "Etude d’un système innovant de renforcement des élastomères par la synthèse in situ de polyuréthanes." Thesis, Lille, 2018. http://www.theses.fr/2018LIL1R039.
Full textAbstract:
Les élastomères sont des macromolécules qui, sous l’effet de la vulcanisation, vont présenter des propriétés d’hyper-élasticité remarquables rendant leur utilisation indispensable dans de nombreux secteurs industriels et biens de consommation. Cependant, afin d’obtenir des propriétés mécaniques suffisantes pour de telles applications, les élastomères ont besoin d’être renforcés par des charges, telles que le noir de carbone ou la silice. Si ces charges sont couramment utilisées dans l’industrie, elles présentent toutefois des inconvénients majeurs, notamment leur forte densité (> 1,8), et leur incorporation à fort taux conduit à des matériaux lourds. L’objectif des travaux présentés ici est alors d’étudier un nouveau mode de renforcement, à base de polyuréthanes synthétisés in situ lors de la mise en œuvre des élastomères afin de former des matériaux plus légers que ceux existants. Les mélanges élastomère/polyuréthane ainsi formés ont été caractérisés afin de déterminer leurs propriétés rhéologiques, mécaniques, thermiques et thermomécaniques. Ces études ont permis de prouver notre concept comme les matériaux renforcés par des PUs présentent des propriétés mécaniques correctes vis-à-vis d’un renfort classique tout en ayant une densité plus faibleElastomers are macromolecules which, under the effect of vulcanization, present remarkable properties of hyper-elasticity, making their use essential in many industrial sectors and consumer goods. However, in order to obtain sufficient mechanical properties for such applications, fillers, such as carbon black and silica, need to be incorporated in rubber formulations. Even if they are commonly used in the industry, these fillers present some major limitations, especially their high density (> 1,8), leading to heavy materials when incorporated at high rate. The aim of these works is to study a new type of reinforcement, based on polyurethanes synthesized in situ during elastomers processing, in order to decrease their weight. Elastomer/polyurethane blends thus formed were characterized to determine their rheological, mechanical, thermal, thermomechanical properties in addition of their densities. This work has proven our concept as PUs reinforced materials present lower densities compared to a conventional reinforcement while having correct mechanical properties
13
Shi, Zhi Hao. "Modification et caractérisation des surfaces de noir de carbone : effet exercé sur le renforcement des élastomères." Mulhouse, 1989. http://www.theses.fr/1989MULH0111.
Full textAbstract:
Modification superficielle des noirs par greffage de chaînes hydrocarbonées ou silylées. Conséquence sur leur réactivité et leur aptitude au renforcement des élastomères par étude du comportement rhéologique de suspensions de noirs dans des liquides newtoniens pris comme modèles des élastomères et par examen des interactions matière-charge-élastomères
14
Montarnal, Serge. "Contrôle de la morphologie et mécanismes de renforcement d'un réseau époxyde à base de menthane diamine par un élastomère." Lyon, INSA, 1987. http://www.theses.fr/1987ISAL0061.
Full textAbstract:
Le travail présenté concerne la caractérisation d'un système réactif époxyde composé d'un prépolymère DGEBA et d'une diamine cyclo-aliphatique : la 1-8 p menthane diamine (MNDA). La faible réactivité du système est due à l'encombrement. Stérique important autour des fonctions amines. La présence d'un carbone quaternaire dans la structure de la MNDA entraîne une dégradation thermique par rupture homolytique à des températures inférieures à 200°C. Le système a ensuite été modifié par l'introduction d'un élastomère réactif du type copolymère butadiène acrylonitrile (CTBN). Dans un premier temps nous avons cherché à. Isoler les paramètres qui contrôlent le développement de la morphologie. Il apparaît que la séparation de phase observée en cours de réaction est d'autant plus rapide que la viscosité est faible. De plus la présence d'élastomère ralentit la cinétique de polycondensation. Dans un deuxième temps nous avons étudié l'influence de la température de réaction et du pourcentage d'élastomère sur la morphologie et établi quelques relations entre le niveau de renforcement et la structure nodulaire de nos matériaux. L'analyse du comportement mécanique (traction compression choc) montre que la présence de nodules élastomères dans la matrice rigide favorise sa déformation plastique essentiellement par un mécanisme de cisaillement.
15
Le, Strat David. "Synthèse de nanocomposites modèles : contribution à l'étude des relations structures-propriétés mécaniques dans les élastomères renforcés." Phd thesis, Université Paris-Est, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00804381.
Full textAbstract:
Les nanocomposites à matrice polymère et plus particulièrement les élastomères chargés intéressent depuis de nombreuses années la communauté scientifique du fait notamment de leurs bonnes propriétés mécaniques. Il est établi que l'amélioration des propriétés mécaniques observées dans les élastomères renforcés par des charges nanoscopiques est principalement due à des effets de structure (dispersion des charges) et à des effets d'interface (interactions charges/matrice). Afin d'alimenter la discussion sur l'origine du renforcement dans les élastomères chargés, cette étude s'intéresse à la synthèse et à la caractérisation de nanocomposites modèles pour lesquels les interactions charges/matrice et la microstructure sont maîtrisées. En parallèle, ce travail propose également une analogie entre ces systèmes et les ionomères, matériaux constitués de macromolécules sur lesquelles des groupements ioniques sont greffés. Ces matériaux ionomère présentent des propriétés originales et permettent la création de nœuds de réticulation réversibles avec la température
16
Spyckerelle, Olivier. "Etude par diffusion des neutrons aux petits angles de l'influence de la bimodalité sur l'auto-renforcement de réseaux élastomères modèles." Mulhouse, 2003. http://www.theses.fr/2003MULH0742.
Full textAbstract:
Différentes chaînes poly(diméthylsiloxane) hydroxytéléchéliques sont réticulées par une réaction de condensation pour obtenir des réseaux mono- et bimodaux modèles. Les tests mécaniques font ressortir une nette amélioration des propriétés mécaniques ultimes des réseaux bimodaux contenant 20 à 30% en masse de petites chaînes et présentant un rapport de taille important entre les chaînes utilisées. L'analyse des réseaux gonflés par diffusion des neutrons aux petits angles met en évidence une structure (échelle 10Å) s'apparentant aux fluctuations thermiques observées dans les solutions semi-diluées. Les réseaux bimodaux se distinguent par une deuxième structure (échelle 100Å) traduisant l'existence de fluctuations de concentration. Lorsque la teneur en petites chaînes augmente, la taille de cette structure varie peu tandis que l'intensité passe par un maximum. L'origine de cette structure et son incidence sur l'auto-renforcement sont discutées et conduisent à la proposition d'un modèleSeveral hydroxytelechelic poly(dimethylsiloxane) chains were crosslinked through a condensation reaction to obtain mono- and bimodal model networks. Mechanical tests highlighted a clear improvement of the ultimate mechanical properties for bimodal networks containing 20 to 30% by weight of short chains and when the size ratio of the chains is high. Analysis of the swollen networks by small angle neutron scattering evidenced the occurrence of a structure (scale 10Å) similar to the thermal fluctuations observed in semi-diluted solutions. Bimodal networks exhibit a second structure (scale 100Å) corresponding to the existence of concentration fluctuations. When the short chain content increases, the size of this structure only slightly changes while scattering intensity goes through a maximum. The origin of this structure and its effects on self-reinforcement are discussed and lead to the proposition of a model
17
Lecomte, Nathalie. "Elastomères aux interfaces : étude par résonance magnétique nucléaire." Mulhouse, 1990. http://www.theses.fr/1990MULH0149.
Full textAbstract:
L'introduction de charge (silice ou noir de carbone) dans un élastomère conduit à une amélioration des propriétés mécaniques de ce dernier. Ce phénomène est connu sous le nom de renforcement. L'étude de l'interaction charge/élastomère a été menée en utilisant la résonance magnétique nucléaire haute résolution dans les solides. Après estérification de la charge au méthanol ou à l'hexadécanol, l'accessibilité de la surface de la charge aux chaînes d'élastomère est très réduite, ce qui explique la mobilité supérieure observée des chaînes de caoutchouc lié
18
Guo, Qiang. "Réponse thermo-mécanique des élastomères sous chargement cyclique : modélisation constitutive et expérience." Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1I023/document.
Full textAbstract:
Les caoutchoucs utilisés dans les applications d’ingénierie sont souvent sollicités cycliquement et présentent une réponse thermomécanique complexe dépendante du temps. Établir le couplage entre les différents phénomènes inélastiques, apparaissant généralement ensemble au cours de l’historique du chargement cyclique, est une question ouverte à résoudre. Cette thèse est dédiée à la formulation et à la vérification expérimentale de modèles de comportement thermomécaniques pour les caoutchoucs. Le mémoire de thèse est divisé en deux parties. La première partie est axée sur les caoutchoucs renforcés par du noir de carbone. Les effets du pré-étirement et de la teneur en noir de carbone sur la réponse cyclique d'un caoutchouc synthétique représentatif (SBR) sont analysés qualitativement et quantitativement à l'aide de la théorie des variables internes. Une interprétation des mécanismes physiques sous-jacents est proposée dans laquelle deux types de réarrangements dissipatifs du réseau de chaînes sont considérés, à savoir les réarrangements recouvrables induisant une viscoélasticité et les réarrangements non recouvrables induisant un endommagement. Afin de prédire l'ensemble des principaux effets inélastiques (l’adoucissement de la contrainte induit par la fatigue et l’hystérésis ainsi que la dissipation thermique), nous avons formulé un nouveau modèle constitutif thermo-viscoélastique endommageable basé sur la théorie des variables internes. Le modèle constitutif proposé est implémenté dans un code éléments finis et des applications numériques sur des structures en caoutchouc sont effectuées. Les capacités prédictives du modèle sont vérifiées par des comparaisons avec nos observations expérimentales. La seconde partie est consacrée aux caoutchoucs cristallisables par étirement. Nous avons développé un nouveau modèle physiquement fondé inspiré du micro-mécanisme pour décrire l'évolution progressive du degré de cristallinité dans les caoutchoucs et leur réponse thermomécanique dépendante du temps dans le contexte de la thermodynamique des processus irréversibles. Dans ce modèle, la configuration moléculaire d’une chaîne partiellement cristallisée est analysée et calculée au moyen de certaines méthodes mécaniques statistiques. Notre approche est implémentée dans le modèle micro-sphère dans le but d'introduire l'anisotropie et la dissipation induites par la cristallisation d’un réseau de chaînes. Le modèle constitutif proposé est ensuite utilisé pour discuter certains aspects importants du micro-mécanisme et de la réponse macroscopique à l'état d'équilibre et à l'état non équilibré pendant l'étirement/la recouvrance/la relaxation continue. Les simulations du modèle sont également comparées aux données expérimentales à différents niveaux d'étirement et à différentes températures. Les champs locaux en termes d'anisotropie et de dissipation sont présentés à l'aide d'exemples numériquesEstablishing the coupling between the different inelastic phenomena, usually appearing together during the cyclic loading history, is an open issue to be addressed. The Phd report is divided into two parts. The first part is focused on filled rubbers. The effects of pre-stretch and filler content on the history-dependent cyclic response of a representative carbon-filled synthetic rubber (SBR) are qualitatively and quantitatively analyzed by using the internal state variable theory. An interpretation of the underlying physical mechanisms is proposed in which two types of dissipative network rearrangements are considered, i.e. recoverable rearrangements inducing viscoelasticity and unrecoverable rearrangements inducing damage. In order to predict the main set of inelastic fatigue effects (fatigue-induced stress-softening and hysteresis along with dissipative heating), we formulate a new thermo-viscoelastic-damage constitutive model based on the internal state variable theory. The proposed constitutive model is implemented into a finite element program and numerical applications on rubber structures are performed. The predictive capabilities of the model are verified by comparisons with our experimental observations. The second part is focused on stretch-induced crystallizable rubbers. We develop a new micro-mechanism inspired molecular chain model to describe the progressive evolution of the crystallinity degree in rubbers and the history-dependent thermo-mechanical response within the context of the thermodynamic framework. In this model, the molecular configuration of the partially crystallized single chain is analyzed and calculated by means of some statistical mechanical methods. Our approach is implemented into the micro-sphere model in the aim to introduce the crystallization-induced anisotropy and dissipation. The proposed constitutive model is then used to discuss some important aspects of the micro-mechanism and the macro-response under the equilibrium state and the non-equilibrium state involved during stretching/recovery/continuous relaxation. The model simulations are also compared to experimental data at different stretch levels and temperatures. Local fields in terms of anisotropy and dissipation are presented on illustrative numerical examples
19
Li, Sheng. "Contribution à l'étude des propriétés de surface des noirs de carbone ; groupes basiques et énergie de surface : relation avec le renforcement des élastomères." Mulhouse, 1988. http://www.theses.fr/1988MULH0096.
Full text
20
Custodéro, Emmanuel. "Caractérisation de la surface des noirs de carbone : nouveau modèle de surface et implications pour le renforcement." Mulhouse, 1992. http://www.theses.fr/1992MULH0267.
Full textAbstract:
Le renforcement est l'amélioration des propriétés utiles d'un élastomère. Le noir de carbone est l'agent renforçant le plus utilisé, mais son mode d'action est encore inconnu. Des noirs de carbone modifiés chimiquement (réduction par LiALH4, oxydation par K2S2O8 et par l'air à 450°C, greffage) et physiquement (traitement thermique de 1700 à 2700°C, oxydation par HNO3, broyage). Tous les noirs de carbone ont été caractérisés chimiquement et physiquement. Les distributions de sites en énergie des noirs de carbone modifiés ont été déterminées par chromatographie gazeuse inverse. Ces distributions sont la somme de trois composantes : celle des plans graphitiques (16 kJ/moL), des défauts et des fonctions (40 kJ/moL). La microscopie à effet tunnel a montré que la surface des noirs de carbone est constituée par la superposition de fins de plans graphitiques qui présentent une structure en écailles. Un modèle de surface et de formation proche de celui des fullerènes est proposé. Certains noirs de carbone modifiés ont été testés en mélange et un nouveau modèle de renforcement prenant en compte la rugosité de surface est présenté
21
Salah, Derradji Hassen. "Mise en évidence, par l'intermédiaire de mesures de propriétés mécaniques dynamiques des élastomères chargés, de l'existence d'une couche de polymère vitreux au voisinage de la surface de la charge." Mulhouse, 1993. http://www.theses.fr/1993MULH0278.
Full textAbstract:
L'existence, autour des particules solides d'une couche de polymère de caractère fondamentalement différent du polymère libre dans un système élastomère-charge a été largement évoquée, mais rarement prouvée dans la littérature. De plus, son comportement lorsqu'elle est soumise à des contraintes mécaniques, par exemple, reste mal connu. Dans ce travail, nous avons tenté de mettre en évidence, par des mesures des propriétés mécaniques dynamiques, le comportement vitreux de cette couche de polymère au contact de la charge. Nous notons une similitude, sous l'effet de la déformation dynamique, entre les comportements d'un élastomère à basse température et celui d'un élastomère chargé et celui d'un polymère vitreux. Ceci nous conduit à supposer l'existence, autour de la charge, d'une couche de polymère de faible mobilité et qui serait responsable de l'effet Payne. L'étude de l'influence du taux de charge sur la vitesse de vieillissement physique a été exploitée pour explorer l'aspect quantitatif du concept de polymère immobilisé dans les élastomères chargés. De plus, nous avons établi l'influence du traitement de surface de la charge sur le comportement de la couche de polymère vitreux. Après avoir mis en évidence l'existence et l'importance d'une fraction de polymère immobilisé autour de la charge, nous avons examiné son effet sur le renforcement des élastomères chargés
22
Cruanes, Christophe. "Etude du comportement en fatique d'un élastomère synthétique : relation entre endommagement, renforcement et auto-échauffement." Thesis, Tours, 2015. http://www.theses.fr/2015TOUR4012/document.
Full textAbstract:
Le comportement en fatigue du polychloroprène, un élastomère synthétique, est fonction de : • l’endommagement lié à l’amorçage et la propagation de fissures. • le renforcement induit par la cristallisation sous tension. • l’auto-échauffement de l’éprouvette. L’équilibre entre ces trois phénomènes a été investigué en suivant l’évolution de l’aire de l’hystérésis et de la raideur au cours d’essais de fatigue à amplitude constante. Des essais après un précyclage ont permis de modifier cet équilibre en travaillant sur une éprouvette ayant un historique de chargement. La présence initiale de fissures dans une éprouvette dont l’autoéchauffement est très faible induit un effet de la cristallisation sous tension plus marqué. Une nette amélioration des caractéristiques en fatigue est ainsi observée. Des essais à amplitude variable ont également permis d’observer l’influence de la modification de l’équilibre entre ces trois phénomènes. Ces observations ont mené à la construction du diagramme raideur/hystérésis permettant l’unification des courbes à une sollicitation donnée, indépendamment de l’historique de chargement. Une approche par amorçage de fissure a permis de mettre au point une méthode issue de l’analyse de l’évolution de l’aire de l’hystérésis pour déterminer très rapidement la limite à 106 cycles en fatigue du CRThe fatigue behavior of the polychloroprene, a synthetic rubber, relies on : Damage caused by the initiation and the propagation of the cracks The reinforcement caused by the strain-induced crystallization The self-heating of the sample The equilibrium between those three phenomena was investigated by following the evolution of the hysteresis area and the stiffness during constant amplitude fatigue tests Some pre cycling tests allowed the modification of this equilibrium by working on a sample with a loading history. The presence at the beginning of the fatigue test of cracks in the sample, which undergoes at that time of the test a very low self-heating, is subjected to a more important effect of the strain induced crystallization. The fatigue characteristic of the CR is well enhanced. Some variable amplitude tests made possible the observation of the consequences of the modification of this equilibrium. It leads to the drawing of a stiffness/hysteresis diagram allowing the unification of the curves at a given solicitation, independently of the loading history. A fast method derived from the study of the evolution of the hysteresis area to find the fatigue limit at 106 cycles using the crack initiation approach has been presented
23
Dupres, Stephane. "DYNAMIQUE, DÉFORMATIONS LOCALES ET IRRÉVERSIBILITÉS DANS DES ÉLASTOMÈRES RENFORCÉS PAR DU NOIR DE CARBONE." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00154875.
Full textAbstract:
Les élastomères renforcés sont des matériaux nanocomposites constitués d'une matrice élastomère renforcée par des particules minérales ou agrégats nanométriques. Un des intérêts majeurs de ces systèmes est leurs propriétés mécaniques remarquables, tant du point de vue industriel que fondamental : renforcement, comportement non-linéaire, irréversibilité, très grande résistance à la rupture et au déchirement.Les élastomères renforcés d'intérêt pratique contiennent très souvent des agrégats de noir de carbone présentant une structure plus ou moins étalée et ténue. Nous présentons quelques résultats expérimentaux apportant des explications sur les processus microscopiques responsables du comportement mécanique de ces systèmes. En corrélant des expériences de RMN du deutérium et des mesures de force à forte élongation, nous montrons que l'énergie élastique stockée dans le système à l'échelle des chaînes polymères dépend essentiellement de la structure des agrégats de noir de carbone.La plasticité est un aspect important du comportement des élastomères renforcés. Son origine demeure controversée et suscite un vif intérêt de la part des industriels. Elle peut être interprété en lien avec deux phénomènes majeurs pouvant conduire à des irréversibilités à l'échelle microscopique : la présence d'une couche rigide de polymères au voisinage immédiat des particules renforçantes et/ou des déformations non affines du réseau de particules solides/agrégats, à une échelle qui reste à définir. La diffusion des rayons X aux très petits angles nous a permis de mettre en évidence ces déformations non affines sous l'effet de fortes contraintes à l'échelle des agrégats de noir de carbone.
24
Limpanichpakdee, Thitima. "Synthesis and mechanical properties of elastomers made by sequential-IPNs." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066315/document.
Full textAbstract:
Récemment, une nouvelle technique pour renforcer les élastomères acryliques non chargés a été développée. L'élastomère a été préparé par séquences de gonflement par du monomère acrylique et polymérisation radicalaire en faisant des réseaux interpénétrés. Le prétirement des chaines du premier réseau créent des liaisons sacrificielles qui améliorent de manière significative les propriétés mécaniques de l’élastomère sans modifier sa Tg. Il est donc intéressant d’étendre cette méthode à d’autres familles d’élastomères. Ainsi, dans cette étude, la stratégie des réseaux interpénétrés a été appliquée à deux matériaux intéressants. Premièrement, un élastomère silicone a été synthétisé en utilisant une polymérisation par polycondensation par réaction d'hydrosilylation qui est significativement différente de la polymérisation utilisée pour les réseaux acryliques. Les réseaux multiples ont été ensuite synthétisés en gonflant ce réseau avec des précurseurs de petite masse et un faible pourcentage de réticulant D4H. Ces réseaux multiples en silicone ont les propriétés d’un élastomère classique, avec une énergie de rupture améliorée d’environ 100%. Deuxièmement, des particules coeur-ecorce formés de copolymères dibloc amphiphiles de poly(acide acrylique)-b-poly(acrylate de n-butyle) ou PAA-b-PBA ont été synthétisés par auto-assemblage simultané par polymérisation RAFT et préparés sous la forme de films. Ensuite, les films ont été utilisés comme des charges polymères en poly (acrylate de butyle) en utilisant une technique de réseau interpénétrés multiples. Nous avons réussi pour la première fois à renforcer l'élastomère par des particules de latex. Grâce à cette stratégie d'interpénétration qui distribue des particules de latex de manière très homogène dans l’élastomère, les films interpénétrés montrent de bonnes caractéristiques mécaniques, une résistance à la fracture et une ténacité extrêmement élevées en utilisant moins de 1% de PAA vitreux et pas de réticulant ajouté dans la particule renforçanteRecently, a new technique to reinforce unfilled acrylic elastomers has been established. The elastomer was prepared by sequential free radical polymerization and swelling of acrylic monomers making interpenetrated networks. By introducing sacrificial bonds, the elastomer had significantly enhanced mechanical properties without changing the Tg of the material. We extended this method to two different elastomeric system to probe its generality. First, a silicone elastomer was synthesized by using polycondensation polymerization via a hydrosilylation reaction which is significantly different from the free radical polymerization used for acrylic networks. The multiple networks were synthesized by sequential swelling and polymerization steps with low molecular weight preducrosrs and a small amount of D4H crosslinker. The resulting silicone multiple networks were fully elastic elastomer with a mechanical toughness improved by about 100%. Second, core-shell latexes made of amphiphilic diblock copolymers Poly(acrylic acid)-block-poly(butyl acrylate) or PAA-b-PBA were synthesized by RAFT polymerization induced self-assembly and prepared into thin films. Different types of core-shell latexes and crosslinked latexes were synthesized and characterized both in the aqueous state and in the dry film state. The films were then used as a polymeric filler to a poly(butyl acrylate) by using the interpenetrated network technique. We succeeded for the first time to reinforce elastomers by latex particles. Thanks to interpenetrated networks strategy which distributed homogenously latex particles though the entire material, the interpenetrated films show extremely enhanced mechanical characteristics, fracture energy and toughness by using less than 1 % of glassy PAA content and no crosslinker in the reinforcing particles
25
Fayolle, Caroline. "Influence de la dispersion de la silice sur les propriétés viscoélastiques et mécaniques des élastomères renforcés." Thesis, Lyon 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LYO10059/document.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est d'étudier l'influence de l'état de dispersion de la silice sur les propriétés viscoélastiques et mécaniques des élastomères chargés silice pour l'application pneumatique. En effet, il est montré qu'une grande partie de la résistance au roulement dépend de la dissipation d'énergie de l'élastomère chargé. De plus, les propriétés mécaniques pourraient intervenir dans les propriétés ultimes telles la propagation de fissure en fatigue et l'usure : l'étude de ces différentes propriétés est donc primordiale. La première partie s'attèle donc à l'identification des leviers pouvant moduler la dispersion de la silice dans les élastomères. La dispersion pouvant être vue comme la compétition entre les forces de cohésion des charges et les forces appliquées au système pour les rompre, ces paramètres ont été étudiés de manière systématique. Enfin, l'influence des interactions silice-matrice est abordée (modification de l'état de surface de la silice, nature de l'élastomère) : le nombre d'interactions silice-élastomère par chaîne de polymère pourrait intervenir dans les mécanismes de dispersion. Dans la seconde partie, l'influence de ces différents états de dispersion sur les propriétés viscoélastiques et mécaniques est discutée. L'amélioration de la dispersion à iso-formulation permet de diminuer le module élastique linéaire dans le domaine linéaire et entraîne une augmentation des modules aux grandes déformations en traction. Concernant l'étude des propriétés ultimes, notre dispositif expérimental n'a pas permis de mettre en évidence, sur les formulations testées, d'influence de la dispersion sur la dynamique de propagation de fissure en fatigue. En revanche, l'amélioration de la dispersion entraîne une amélioration de la résistance à l'usure et ce malgré une diminution de la duretéFilled elastomers are used in tread tires. It has been demonstrated that most of rolling resistance of tires is due to filled elastomer energy dissipation. In that way, understanding viscoelastic properties of these materials is a key point. Then, filled elastomer behavior at high deformations may be involved in ultimate properties of tire application such as fatigue crack propagation and wear. The aim of this work is to study the impact of silica dispersion on viscoelastic and mechanical properties of filled elastomers. First, levers impacting silica dispersion are evaluated. Dispersion of fillers can be considered as a competition between fillers cohesion forces and applied forces to the system to break them, these parameters have been studied methodically. Finally, the impact of silica-matrix interactions is studied, changing silica surface treatments or elastomer natures. The quantity of interactions possible per polymer chain between the silica and the elastomer may play a role in silica dispersion. Secondly, the impact of silica dispersion on viscoelastic and mechanical properties is discussed. It is shown than increasing silica dispersion leads to a decrease of linear elastic modulus and an increase of reinforcement in tensile at high deformations. Finally, regarding ultimate properties, our experimental device on the selected formulations has not shown any impact of silica dispersion on fatigue crack propagation. Nevertheless, we observe a better wear resistance with increasing dispersion, despite the lower materials hardness
26
Roucou, David. "Caractérisation et modélisation du comportement à la déchirure de matériaux élastomères endommagés par chargements multiaxiaux." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2020. http://www.theses.fr/2020ECLI0001.
Full textAbstract:
Les élastomères sont utilisés dans les systèmes mécaniques pour assumer des tâches de suspension ou de liaison, comme dans le cas des pneumatiques. Les élastomères d’intérêt sont renforcés par des particules de noir de carbone. L’ajout de charges améliore certaines propriétés mécaniques telles que la raideur ou la résistance à l’abrasion, mais induit aussi un fort adoucissement de ces matériaux, dit effet Mullins, lors de l’étirement initial. Certaines applications soumettent des élastomères à des sollicitations extrêmes, pouvant provoquer une fissuration critique.Ce travail étudie l’impact de l’adoucissement par effet Mullins sur la propagation de fissures lors de chargements monotones.Des résultats expérimentaux préliminaires font ressortir des difficultés à caractériser la fissuration dans les matériaux étudiés. Une méthode d’analyse locale est développée, estimant les champs de déformation fortement hétérogènes auxquelles sont soumises les éprouvettes pré-entaillées. Ces observations valident des hypothèses permettant le calcul du taux de restitution d’énergie, qui caractérise la fissuration. Une campagne expérimentale est menée pour évaluer l’impact de précharges variées sur la propagation de fissures dans un élastomère chargé au noir de carbone. Afin d’expliquer certains résultats obtenus, l’équilibre énergétique théorique inhérent à la propagation de fissure est réévalué pour prendre en compte le caractère dissipatif de l’adoucissement. Enfin, les mesures expérimentales de la déformation locale sont ensuite exploitées pour compléter le bilan énergétique, en caractérisant la dissipation énergétique localisée due à l’effet MullinsRubber-like materials are currently used in machine design for suspension or connection functions, such as pneumatic tyres. The elastomers of interest are reinforced by carbon-black particles. The addition of these particles improves mechanical properties such as stiffness and abrasion resistance. However, it also leads to undesired strong softening of these materials, commonly known as Mullins effect, when first stretched. Elastomers can be submitted to extreme loading conditions according to the applications, generating critical crack propagation.This works studies the impact of softening caused by Mullins effect on crack propagation in filled rubbers submitted to monotonic loading.Some early experimental results point out the difficulties to characterize a crack propagation criterion. A local analysis is developed, allowing to study the highly heterogeneous strain fields witnessed when loading notched specimens. These observations lead to the validation of assumptions, which enable to calculate the strain energy release rate that characterizes the crack propagation. An experimental campaign was then performed to evaluate the impact of various preloads on crack propagation in a carbon-black filled rubber. In order to explain some of the results obtained, the theoretical global energy balance when the crack propagation occurs was revisited in order to take into account the dissipation caused by the Mullins softening. Finally, the experimental measures of local strain were used to complete the energy balance and characterize the localized energy dissipation due to Mullins effect
27
Vieyres, Arnaud. "Influence of filler /polymer interface on reinforcement, strain-induced crystallization and tear resistance in reinforced natural rubber." Thesis, Lyon 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LYO10024/document.
Full textAbstract:
Cette étude vise à mieux comprendre les mécanismes physiques à l'origine des propriétés mécaniques et des propriétés ultimes des caoutchoucs renforcés. Des échantillons de caoutchouc naturel dans lequel sont dispersés des agrégats de Silice précipitée ou de Noir de Carbone et vulcanisés au Soufre ont étés mis en oeuvre. Les principaux paramètres étudiés sont la densité de réticulation et l'interface charge-caoutchouc modifiée au moyen de différents traitements de surface de silice. L'impact des charges et du type d'interface sur les propriétés mécaniques dans le domaine des faibles déformations (effet Payne) et des grandes déformations est présenté. Le phénomène de cristallisation sous étirement dans le caoutchouc naturel est étudié par diffraction des rayons X in-situ au cours d'essais de traction quasi-statiques ou d'essais dynamiques couplés à un système d'acquisition stroboscopique. Nous montrons une corrélation des mesures du module, du degré de gonflement à l'équilibre, de l'orientation des chaînes mesurée par diffusion de rayons X et de la densité de réticulation mesurée par RMN dans le caoutchouc naturel non chargé. Dans le caoutchouc naturel renforcé, les corrélations établies à l'aide de ces mêmes mesures permettent de préciser les mécanismes de renforcement aux faibles et aux grandes déformations. Enfin, la résistance à la déchirure est évaluée en géométrie cisaillement pur sur les matériaux non-renforcés et renforcés. Les effets du type d'interface, de la densité de réticulation et de la vitesse d'essai sur la résistance à la déchirure sont présentés. Nous discutons également les profils de déformation locale obtenus par corrélation d'imageThis study aims at better understanding the physical mechanisms responsible for the mechanical and ultimate properties in reinforced rubber materials. Sulfur vulcanized samples made of a Natural Rubber matrix in which aggregates of precipitated Silica or Carbon Black are dispersed have been manufactured. The main control parameters are the crosslink density and the filler/rubber interactions through different silica surface treatments. The effect of fillers and interface type on the mechanical properties in the small strain regime (Payne effect) and large strain regime is presented. X-ray diffraction experiments have been performed to study the phenomenon of strain-induced crystallization (SIC) both during quasi-static tensile tests and dynamical tests coupled to a stroboscopic acquisition device. Mechanical measurements have proved to correlate fairly well to the crosslink density measured by NMR, to equilibrium swelling degree and to the average chain segment orientation measured by X-ray scattering in unfilled natural rubber in agreement with the rubber elasticity theory. In reinforced materials, the correlation of those different measurements of local chain stretching give new insights on the reinforcement mechanisms at small and large strain. Tear experiments have been performed on Pure Shear pre-notched unfilled and filled samples. The influence of interface type, crosslink density and test drawing speed on tear resistance are presented. Local strain profiles obtained from digital image correlation and the crystallized fraction profiles from in-situ X-ray diffraction are also discussed
28
Le, Diagon Yann. "Déformations locales et structuration des charges dans les nanocomposites étirés." Paris 6, 2005. http://www.theses.fr/2005PA066323.
Full text
29
Omnès, Benoît. "Modélisation micromécanique du comportement d'élastomères chargés." Lorient, 2007. http://www.theses.fr/2007LORIS095.
Full textAbstract:
La motivation de cette étude est de développer un modèle de comportement mécanique d’élastomères chargés constitués d’une matrice de caoutchouc naturel chargée de noir de carbone, dans le domaine des déformations modérées. L’objectif est de pouvoir prendre en compte la fraction volumique et la surface spécifique du noir de carbone et d’intégrer la loi de comportement dans un code éléments finis industriel. Les élastomères chargés sont considérés dans cette étude comme des matériaux hétérogènes et une approche micromécanique est retenue. On se propose d’introduire les relations entre la microstructure et les propriétés mécaniques des élastomères chargés au travers d’une étude bibliographique consacrée aux matériaux. La caractérisation des mélanges a montré que la présence du noir de carbone complexifie la microstructure. Une certaine quantité de gomme est occluse entre les agrégats de noir de carbone et une autre liée sur les charges renforçantes, qui dépend de la surface spécifique du renfort. De plus, un réseau percolant peut apparaître lorsque la distance entre les agrégats devient inféieure à une valeur critique. La caractérisation mécanique montre que le noir de carbone modifie le comportement global du matériau. La raideur, l’hystérésis, la viscosité ainsi que la déformation rémanente augmentent en fonction de la fraction volumique et de la surface spécifique de la charge renforçante. On constate que l’effet Payne et la rigidification dynamique sont d’autant plus importants que la fraction volumique et la surface spécifique du noir de carbone sont élevées. L’approche micromécanique est abordée au travers d’une seconde étude bibliographique. Les outils nécessaires pour modéliser le comportement des matériaux hétérogènes sont introduits dans le cadre de l’élasticité linéaire ainsi que quelques méthodes permettant l’extension en non linéaire. Un premier modèle autocohérent généralisé (ACG) à "2+1-phases" est proposé pour modéliser les élastomères chargés. Il s’appuie sur une vision simplifiée de la microstructure supposée être constituée d’une phase de gomme libre plongée dans une phase renforçante. L’intérêt de la loi de comportement obtenue est d’avoir un nombre limité de paramètres tout en donnant des résultats intéressants permettant une utilisation industrielle. Un second modèle proposé, (3')2, s’appuie sur une description fine de la microstructure en intégrant un nombre plus important de phases. La particularité de ce modèle est de traiter le problème à l’échelle de l’agrégat (0. 1 μm) et à celle du réseau percolant (100. 0 μm). Les premières simulations obtenues sur les essais quasi-statiques sont encourageantes car le comportement mécanique pour les fractions volumiques jusqu’à 18% est bien reproduit et un seul jeu de paramètres est utilisé pour décrire les deux types de noir de carbone. La validation industrielle sur une pièce complexe a permis de comparer les résultats numériques obtenus avec le modèle ACG à "2+1-phases" à ceux obtenus avec une loi de Ogden et également aux résultats expérimentaux. Cette application industrielle a mis en évidence les avantages et les limites de cette loi de comportement.
30
Nebouy, Matthias. "Nanostructuration, reinforcement in the rubbery state and flow properties at high shear strain of thermoplastic elastomers : Experiments and modeling." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI135.
Full textAbstract:
Les élastomères thermoplastiques, faits de copolymères à blocs segmentés formant des domaines mous et durs (cristallites) séparés sont largement utilisés dans l'industrie pour la production d’éléments divers (tableaux de bord, gaines de câbles ou encore adjuvants pour le bitume). Cependant, l’approche souvent très empirique consistant à modifier la composition de la chaîne et observer l’impact sur les propriétés finales laisse peu de place à la compréhension et à la généralisation de relations structure-propriétés qui restent encore mal comprises. L'objectif de cette thèse est d'apporter une meilleure compréhension des points suivants. Quels sont les effets de l'architecture de la chaîne et des conditions de procédé sur la cinétique de cristallisation et la morphologie résultante ? Peut-on expliquer l’origine du renforcement dans ces matériaux à partir de leur structure particulière ? Comment la cristallisation induite sous écoulement influence-t-elle les propriétés rhéologiques ? Pour répondre à ces questions, nous proposons de combiner l’étude expérimentale basée sur la caractérisation structurale et rhéologique de copolymères multiblocs (polybutylène téréphtalate – polytétrahydrofurane) avec une approche numérique passant par le développement d’un modèle gros-grains pour la simulation en dynamique moléculaire. Les travaux ainsi menés ont abouti aux résultats principaux suivants. Premièrement, il a été montré que la structure multiphasique, résultant d’une cristallisation bimodale dont la cinétique est essentiellement contrôlée par la longueur du segment mou, dépend fortement des conditions de mise en œuvre menant à des structures plus ordonnées lorsque la mobilité des chaînes est élevée. Ensuite, l’analyse de la topologie du réseau semicristallin a permis de mettre en avant deux paramètres pertinents permettant de prédire l’évolution du plateau caoutchoutique : la fraction volumique et la largeur des cristallites. Enfin, l'évolution des propriétés d’écoulement au cours de la cristallisation sous déformation a été décrite en élaborant un modèle rhéologique basé sur le ralentissement de la dynamique des chaînesThermoplastic elastomers, made of segmented block copolymers forming phase-separated domains (hard/soft) are widely used in the industry for various applications (car dashboards, cable sheathing or even bitumen modifiers). However, the empirical approach often used consisting in modifying the chain composition and looking at the consequences on the final properties lacks of understanding and the structure-properties relationships remain elusive nowadays. The main objective of this thesis is to bring new insights on the following points. What are the effects of the chain architecture and processing conditions on the crystallization kinetics and resulting morphology? Can we explain the reinforcement effect in these materials from the knowledge of their particular structure? How does the flow-induced crystallization influence the rheological properties? To answer these questions, we propose to combine an experimental study, based on structural and rheological characterizations of multiblock copolymers (polybutylene terephthalate – polytetrahydrofuran), with a numerical approach consisting in the development of a coarse-grained model for molecular dynamic simulations. This work led to the following main results. First, it was shown that the multiphasic structure, resulting from a bimodal crystallization whose kinetics is essentially controlled by the soft segment’s length, highly depends on the processing conditions, leading to more ordered structures when the chain mobility is higher. Then, the topological analysis of the semicrystalline network enabled to identify two key parameters to predict the evolution of the plateau modulus: volume fraction and width of the crystallites. Finally, the evolution of the flow properties under flow-induced crystallization was described thanks to the elaboration of a rheological model based on the slowdown of the chains dynamics
31
Tardivat, Caroline. "Etude des mécanismes d'adhésion entre un élastomère et du verre. Renforcement de l'interface par une couche d'adhésif, ou par des chaines connectrices." Paris 11, 1998. http://www.theses.fr/1998PA112269.
Full textAbstract:
Ce travail concerne le renforcement de l'adhérence entre deux matériaux qui n'ont que peu d'affinités l'un pour l'autre : un élastomère et du verre. Nous avons étudié deux méthodes différentes pour renforcer l'interface. Nous avons d'abord considère le cas ou l'interface est renforcée par une couche intercalaire d'une colle couramment utilisée dans l'industrie, mais mal caractérisée. Une étude de caractérisation nous a permis de proposer une image de la structure de cet adhésif. Nous avons testé par le test de pelage l'adhérence à l'interface verre-colle : ce test ne donne pas directement accès aux caractéristiques de l'interface, a cause des dissipations volumiques, mais il nous a tout de même permis d'identifier quelques paramètres importants du système et de proposer une image des mécanismes d'adhésion, a partir de l'étude des facies de rupture. Pour étudier l'autre interface (colle / élastomère), nous avons du modifier l'analyse mécanique d'un test classique, le test JKR, pour l'adapter plus spécifiquement au cas d'un matériau stratifié ; cette analyse, quoique très simplifiée, permet de rendre compte des phénomènes observés, et de quantifier l'adhérence : nous avons ainsi compare l'adhérence de différentes compositions de colle. D'autre part, nous avons montre qu'il est possible de créer de l'adhésion a l'interface silice-élastomère par le biais de chaines connectrices greffées (brosse), qui sont capables, par interdigitation, de jouer le rôle d'un velcro moléculaire. Cette adhésion est conditionnée par les paramètres moléculaires du système, et nous avons identifié les conditions optimales pour l'adhésion. Les résultats obtenus sont en assez bon accord avec les théories basées sur des considérations d'extraction de chaines. Ces expériences ont également mis en évidence des cinétiques très lentes d'établissement du contact, qui ne sont pas encore bien comprises, de même que la dynamique de rupture du contact.
32
Grau, Pauline. "Étude de la structuration de mélanges d'élastomères chargés silice ; influence sur leurs propriétés dissipatives et de renfort." Thesis, Lyon 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LYO10056/document.
Full textAbstract:
Les mélanges de polymères sont fréquemment formulés en vue d'atteindre un compromis de propriétés bien spécifique. C'est notamment le cas dans les bandes de roulement d'un pneumatique, dans lesquelles l'utilisation de plusieurs élastomères permet de régler le comportement dissipatif du matériau, propriété clé au regard des performances d'adhérence et de résistance au roulement. Pour améliorer la rigidité et la tenue mécanique de la gomme, des particules minérales sont également ajoutées aux formulations de la bande de roulement, telles que la silice hautement dispersible qui permet d'améliorer les propriétés de résistance au roulement sans compromettre les propriétés d'adhérence et d'usure. Dans ce contexte, la problématique de ce travail de thèse est d'identifier les leviers permettant de modifier la localisation des charges dans un mélange d'élastomères, puis d'en comprendre l'impact sur les propriétés viscoélastiques et de renfort. La première partie s'attache donc à comprendre quels sont les paramètres influant sur la localisation de la charge dans des mélanges d'élastomères immiscible. Pour cela, l'effet des interactions entre constituants est étudié en modifiant l'état de surface de la charge, la nature de la charge ou encore la nature des élastomères. Puis l'incidence des effets cinétiques est analysée en faisant varier le ratio de viscosité des élastomères, ainsi que la procédure de mise en œuvre des mélanges. Grâce au développement d'une technique innovante en microscopie électronique permettant une caractérisation précise des morphologies de mélanges fortement chargés, le rôle dominant des interactions charge/élastomère sur la localisation finale des particules est mis en évidence dans le cas où charges et élastomères sont introduits simultanément lors du mélange, indépendamment des niveaux de viscosité des phases. Les effets cinétiques ont quant à eux un rôle essentiel sur les morphologies lorsque la silice est spécifiquement prémélangée à l'une des phases. Puis dans la seconde partie de ce travail, nous nous sommes intéressés à l'impact des différentes morphologies obtenues sur les propriétés dissipatives et de renfort des matériaux. Les propriétés viscoélastiques dans le domaine linéaire des mélanges sont tout d'abord analysées. Une relation directe est établie entre la localisation de la charge entre les phases et les propriétés dissipatives et de renfort des matériaux proche de Tg. A plus hautes températures, l'état de dispersion des charges apparaît comme étant un paramètre clé sur les propriétés de renfort. Enfin, l'étude des propriétés mécaniques à plus hautes déformations (effet Payne et tests de traction) montrent une incidence de la localisation de la charge ainsi que de son état de dispersion lorsque des interactions fortes sont considérées. Ce travail a donc permis de mettre en évidence des critères de sélection des interactions et niveaux de viscosités dans des mélanges d'élastomères chargés pour contrôler la localisation des charges, et par extension modifier les propriétés dissipative et de renfort de ces mêmes matériauxThe tradeoff in tread properties is notably controlled by the dependence in frequency of rubber dissipation: a high dissipation of energy improves wet grip at high frequencies, while it may increase rolling resistance at low frequencies. Using silica instead of carbon black has enabled an improvement of this tradeoff, but the physical mechanisms responsible of these properties are still under discussion. Besides, using polymer blends is a well-known technique to obtain materials with tailored properties, allowing for example the tuning of dissipation range and mechanical properties. These unique properties depend not only on the miscibility state of rubbers, but also on rubber phase morphology and particles distribution between phases. In this context, the issue of this work is to understand which parameters enable the modification of filler location between phases, and then to identify the impact of the various morphologies on the viscoelastic and reinforcement properties. We first study the impact of fillers on blends structuration by first varying interactions parameters between the three components (polymer A, polymer B, silica) to obtain various morphologies. It also has been shown that final blends morphologies depend also on rheological parameters. Thus the impact of process and rubber viscosities is studied, in an attempt to decorrelate the influence of rheology and interactions on blend structuration. To study reinforced rubber blends morphologies, a new microscopy technique has been developed to obtain a very clear viewing of silica in the different rubber phases. Then, the blends viscoelastic properties in the linear regime are investigated. Close to Tg, a direct relationship between filler location and dissipative and reinforcement properties is established. At higher temperatures, the filler state of dispersion appears to be a key parameter on reinforcement properties. Finally, the investigation of blends mechanical properties at larger deformations shows and impact of filler location but also filler dispersion when strong interactions are involved. Thanks to the different tools developed, we define criteria to control filler location in immiscible rubber blends, which enables a modification of their dissipative and mechanical properties
33
Fumagalli, Matthieu. "Elaboration et caractérisation de nanocomposites à base de renforts biosourcés." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01053815.
Full textAbstract:
Les élastomères chargés sont des matériaux nanocomposites présentant un compromis de propriétés unique exploité notamment dans les bandes de roulement des pneumatiques. Ils comprennent une charge renforçante, silice ou noir de carbone, qui doit présenter un module élevé, des dimensions nanométriques, et avoir la capacité de se disperser et de former des liaisons fortes avec la matrice. La nanocellulose est caractérisée par une morphologie anisotrope avec une section de l'ordre de 10 nm, et une structure cristalline avec un module d'environ 150 GPa. L'objectif de la thèse est d'évaluer si ce substrat peut être employé comme charge renforçante. Les travaux se divisent ainsi en trois parties portant successivement sur l'obtention d'aérogels de haute surface spécifique, la modification de leur surface, puis leur emploi comme renfort. La mise au point d'un protocole de lyophilisation de suspensions de nanocellulose, et d'un procédé d'estérification par voie gaz des aérogels obtenus, a permis d'obtenir des charges avec une haute surface spécifique et une interface avec un agent hydrophobe ou un agent de couplage. Une attention particulière a été accordée à la topochimie de la réaction dont le suivi a été réalisée par RMN du solide. Ces charges ont ensuite été incorporées au sein d'un élastomère, puis les matériaux obtenus ont été caractérisés par MET et par des tests mécaniques. Dans le cas d'un aérogel de nanocellulose avec une haute surface spécifique et un agent de couplage, les propriétés des matériaux obtenus sont alors caractéristiques du comportement d'un élastomère chargé.
34
Merckel, Yannick. "Experimental characterization and modeling of the mechanical behavior of filled rubbers under cyclic loading conditions." Phd thesis, Ecole Centrale de Lille, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00736624.
Full textAbstract:
Rubber-like materials are submitted to cyclic loading conditions in various applications. Fillers are always incorporated within rubber compounds. They improve the mechanical properties but induce a significant stress-softening under cyclic loadings. The physical source of the softening is not yet established and its modeling remains a challenge. For a better understanding of the softening, filled rubbers are submitted to cyclic loadings. In order to quantify the effects of the loading intensity and the number of cycles, original methods are proposed to characterize the softening. To study the influence of the material microstructure on the softening, compounds with various compositions are considered.Non proportional tensile tests including uniaxial and biaxial loading paths are applied in order to highlight the softening induced anisotropy. Such unconventional experimental data are used to provide a general criterion for the softening activation. A constitutive modeling grounded on a thorough analysis of experimental data is proposed. The model is based on a directional approach. The Mullins softening is accounted for by the strain amplification concept and is activated by a directional criterion. The model ability to predict non proportional softened material responses is demonstrated