Soutenance de thèse de Lisa Feuillerat

08 décembre 2021

Soutenance de thèse de LISA FEUILLERAT

Institut Clément Ader-Albi UMR CNRS 5312
Génie mécanique, mécanique des matériaux

sur "Stabilité des matrices thermostables et conséquences sur la consolidation des préformes composites comêlées"

Mercredi 08 décembre 2021 à 10h00

à IMT Mines Albi

Sous réserve de la validation du processus d’autorisation de soutenance

 

Composition du jury

Résumé

Les poly-éther-éther-cétones (PEEK) font partie de la famille des polymères dits thermostables, avec une température de transition vitreuse d’environ 143°C et une température de tenue en service pouvant aller jusqu’à 200°C. Ces caractéristiques rendent leur utilisation particulièrement intéressante comme matrice pour des pièces composites structurales à hautes performances tels que les CFRP (Carbon Fibre Reinforced Polymer). Cependant, leur viscosité élevée à l’état fondu (10^2 à 10^3 Pa.s) limite leur mise en œuvre et nécessite d’utiliser des préformes qui permettent de réduire le chemin d’imprégnation jusqu’aux fibres de renfort. Différents types de semi-produits ont ainsi été développés tels que les préformes à base de fils comêlés qui sont constituées d’un assemblage homogène de multi filaments polymères distribués au sein des mèches de renfort. Le comportement de semi-produits constitués de fils comêlés Carbone/PEEK lors de leur mise en œuvre s’est révélé être incohérent avec celui observé dans la littérature et décrit par la loi de Darcy. Des plaques composites ont été réalisées par thermocompression à partir des semi-produits et des taux de porosités très élevés ont été observés quels que soient les paramètres appliqués. Le PEEK ayant une température de fusion d’environ 343°C, sa transformation à l’état fondu se réalise à une température voisine de 400°C. Cependant, à cette température, les mécanismes de dégradation ont une cinétique très rapide et engendrent une évolution rapide des propriétés de la matrice. Ainsi, l’hypothèse principale étudiée pour expliquer cette difficulté à consolider les semi-produits est la dégradation de la matrice lors de sa mise en œuvre. L'objectif de cette thèse est d’étudier les effets des différents paramètres de transformation de la matrice PEEK et les conséquences de la préparation de semi-produits composites Carbone/PEEK sur leur mise en œuvre. Des fils de PEEK ont également été fabriqués par extrusion-filage afin d’étudier l’influence des différentes étapes clés du procédé sur l’intégrité du PEEK lors de sa transformation à l’état fondu. Si l’analyse des filaments de PEEK, issus du filage et avant mise en œuvre en plaques composites, n’a pas établi de modifications moléculaires significatives, l’évolution du comportement rhéologique à 400°C a cependant permis de montrer une augmentation plus rapide de la viscosité des filaments comparée à celle des granulés PEEK non transformés. Par ailleurs, cette dégradation par réticulation semble d’autant plus accentuée pour les filaments ensimés par rapport aux filaments désensimés et aux granulés vierges. De plus, leur capacité à cristalliser a également été inhibée. Des analyses thermogravimétriques couplées à de la spectroscopie FTIR ont permis de montrer que la présence d’ensimage sur les multi filaments PEEK est un facteur aggravant de la dégradation des propriétés au cours de l’étape de transformation sous l’effet de la température en atmosphère oxydante. L’extrusion des filaments entraîne un décalage du début de la dégradation vers des températures plus basses, tandis que l’ensimage semble modifier les mécanismes de dégradation du PEEK. Par ailleurs, afin d’optimiser l’imprégnation tout en tenant compte de la dégradation, un modèle d’imprégnation a été développé. Ce modèle permet de prédire le taux de porosités obtenu après consolidation pour des préformes faites de fils comêlés, tout en intégrant la dégradation de la matrice PEEK au travers de l’évolution de sa viscosité.
 

Mots-clés

Dégradation, PEEK, préformes composites, consolidation, fils comêlés, ensimage.

Lieu : 
IMT Mines Albi
Ouvert au public : 

Oui

Yes

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