Dissertations / Theses: 'Fatigue des mousses polymères'

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Le, Bail Jean-Baptiste. "Modélisation du comportement mécanique sous chargement d’une butée d’amortisseur en mousse de polyuréthane : vers une démarche de dimensionnement en fatigue." Electronic Thesis or Diss., Brest, École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne, 2022. http://www.theses.fr/2022ENTA0003.

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Abstract:

Les butées d’amortisseur en mousse de polyuréthane sont largement utilisées dans le milieu automobile. Leur principale fonction est d’amortir les chocs verticaux aux roues et de contribuer à l’intégrité de la suspension du véhicule. La réponse mécanique de ce type de pièces implique de prendre en considération différents mécanismes, allant du flambement des parois de la pièce à l’auto-contact en passant par les non-linéarités géométriques. La caractérisation actuelle de ces butées d’amortisseur en mousse de polyuréthane en fatigue est aujourd’hui limitée au cahier des charges du client et aux tests prédéfinis par celui-ci. L’objectif de cette thèse est de mener une caractérisation expérimentale complète du comportement mécanique afin d’aboutir à l’identification d’une loi de comportement type Hyperfoam. Cette caractérisation est effectuée en s’appuyant également sur des techniques d’imagerie, MEB et tomographique, afin de caractériser le lien entre la microstructure et le comportement mécanique de la butée d’amortisseur. Cette étude doit permettre au final, de définir une démarche globale pour le dimensionnement en fatigue des butées d’amortisseur en mousse de polyuréthane
Polyurethane foam jounce bumpers are widely used in the automotive industry. Their main function is to absorb vertical shocks to the wheels and contribute to the integrity of the vehicle suspension. The mechanical response of this type of parts implies to take into account different mechanisms, from the buckling of the walls of the part to the self-contact through the geometrical non-linearities. The current characterization of these polyurethane foam jounce bumpers in fatigue is currently limited to the customer’s specifications and to the tests predefined by him. The objective of this thesis is to carry out a complete experimental characterization of the mechanical behavior in order to identify an Hyperfoam type behavior law. This characterization is also based on imaging techniques, SEM and tomographic, in order to characterize the link between the microstructure and the mechanical behavior of the jounce bumper. This study should allow to define a global approach for the fatigue design of polyurethane foam jounce bumper

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Chen, Xiao Yuan. "Mousses structurales asymétriques de polymères." Thesis, Université Laval, 2008. http://www.theses.ulaval.ca/2008/25085/25085.pdf.

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Mechraoui, Ahmed. "Sandwich composite de mousses polymères." Thesis, Université Laval, 2010. http://www.theses.ulaval.ca/2010/27452/27452.pdf.

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Abstract:

L’objet de ce travail est de produire et de caractériser des composites structuraux à base de polypropylène et de mousse. La première partie est consacrée au renforcement du polypropylène avec des fibres de chanvre en étudiant l’effet de la concentration de la fibre, de la taille des fibres et de la concentration en agent de couplage sur les propriétés mécaniques. Une étude morphologique par photomicrographies a permis d’expliquer les résultats mécaniques en tension et flexion. On montre que 2% d’agent couplant est suffisant pour optimiser les modules. Dans la deuxième partie, des mousses de polypropylène sont produites par compression avec différentes concentrations d'agent gonflant afin de déterminer l’effet de la réduction de densité et du profil de densité sur les propriétés en tension et flexion. Une caractérisation complète de la morphologie des mousses en termes de taille de cellules, de densité de cellules et d’épaisseur de la peau est faite. L'utilisation du profil de densité est nécessaire afin d’obtenir une bonne prédiction des propriétés mécaniques. Finalement, des structures sandwich avec différents pourcentages de peau et de densité de cœur sont produites. Une analyse morphologique du cœur est rapportée avec les propriétés mécaniques en tension et flexion. On montre qu’une très bonne prédiction peut être faite en utilisant simplement la loi des mélanges et le modèle quadratique avec le profil de densité pour l’effet de la peau et du cœur, respectivement.
The aim of this work is to produce and characterize polypropylene structural composite foams. To do so, the work is divided in three parts. The first part is devoted to study the reinforcement of polypropylene with hemp fibres by changing the fibre content, fibre size and coupling agent concentration. Micrographs are used to explain the results of the mechanical properties measured under tensile and flexural stress. It is found that 2% of coupling agent gives the optimum modulus values. In the second part, polypropylene foams are produced by compression moulding with different concentrations of blowing agent to determine the effect of density reduction and density profile on the tensile and flexural properties. The morphological characteristics (cell size, cell density and skin thickness) of the foams are also examined. It is found that the use of the complete density profile is necessary to predict with high precision the mechanical results. Finally, sandwich structures are produced with different skin ratio and core densities. A complete morphological analysis is reported with mechanical properties (tensile and flexural). It is shown that the simple law of mixture and the square power-law combined with the density profile are enough to predict the effect of the skins and core, respectively.

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Guillermic, Reine-Marie. "Propriétés physico-chimiques des mousses : études approfondies sur des mousses modèles et études exploratoires sur de nouvelles mousses." Phd thesis, Université Rennes 1, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00573721.

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Abstract:

Dans cette thèse expérimentale sur la physique des mousses liquides, plusieurs thématiques sont abordées ayant pour point commun la mise en évidence du couplage entre les différentes échelles d'organisation de la mousse. La première partie traite plus spécifiquement de physico chimie par la modification de la formulation des solutions utilisées. Nous avons ainsi réalisé des mousses dopées à la laponite, présentant des propriétés inhabituelles. Nous exposons par ailleurs les résultats d'études interfaciales d'un polymère thermosensible, le poly(N-isopropylacrylamide) et d'un tensioactif photosensible (AzoTAB). Dans la seconde partie de cette thèse, nous discutons d'un nouveau protocole de rhéologie appliqué aux mousses ainsi que de propriétés acoustiques de ce matériau.

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Deverge, Mickaël. "Propriétés mécaniques et rhéologiques des mousses de polymères réticulés." Le Mans, 2006. http://cyberdoc.univ-lemans.fr/theses/2006/2006LEMA1008.pdf.

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Abstract:

L'utilisation des mousses de polymères réticulés gagne de plus en plus de terrain, notamment pour l'absorption acoustique. Ce travail présente de nouvelles approches pour la caractérisation de ces matériaux, possèdant un comportement en hystérésis avec 3 zones distinctes. Tout d'abord le comportement linéaire est présenté sur une large gamme de fréquences grâce à l'application du principe de Superposition Temps-Température (TTS). 2 aspects sont ainsi mis en évidence: une faible portion du squelette participe à la transmission de la contrainte, et le module élastique à fréquence nulle décroît avec la taille des pores. Ensuite une extension de la théorie Preisach issue du magnétisme est présentée pour de grandes déformations: l'hystérésis est ainsi modélisée à partir d'une distribution d'hysterons microscopiques. Enfin, 2 mécanismes de relaxation de ces mousses sont distingués. La relaxation principale réduit les contraintes par réarrangement topologique des poutres de la mousse
The use of cross-linked polymer foams gains ground more and more, particularly for acoustic absorption. This work present new approaches for the characterization of these materials, which have a behavior in hysteresis with 3 distinct zones. First the linear behavior is presented on a large frequency band with the application of the Time-temperature Superposition (TTS) principle. 2 aspects are thus shown: a weak portion of the skeleton takes part in the stress transmission, and the elastic modulus at null frequency decrease with the pore size. Then an extension of the magnetism Preisach's theory is presented for great deformations: hysteresis is thus modelled starting from a distribution of microscopic hysterons. Lastly, 2 compressive relaxation mechanisms are distinguished. Principal relaxation decreases stress by topological rearrangement of the foam beams

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Deverge, Mickael. "Propriétés mécaniques et rhéologiques des mousses de polymères réticulés." Phd thesis, Université du Maine, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00133963.

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Abstract:

L'utilisation des matériaux cellulaires à base de polymères type mousse gagne de plus en plus de terrain, notamment pour l'absorption acoustique. L'objectif de ce travail est de présenter de nouvelles approches pour la caractérisation de ces matériaux.
Diverses méthodes ont été développées afin de caractériser ces matériaux, en particulier leur domaine linéaire, zone privilégiée pour l'absorption acoustique et la détermination des paramètres mécaniques courants. Cependant ces caractérisations restent souvent limitées à une faible plage fréquentielle. Une première étude présente ici le comportement linéaire sur une large gamme de fréquences grâce à l'application du principe de Superposition Temps-Température (TTS). L'utilisation du TTS sur une famille de mousses obtenues avec le même polymère, de même densité, mais dont la taille des pores est différente, met en évidence deux aspects importants: seulement 3 % du squelette solide participe à la transmission de la contrainte, et le module élastique à fréquence nulle décroît avec la taille des pores.
Les mousses de polymères sont certes souvent utilisées dans leur domaine linéaire, mais leur comportement mécanique diffère à de plus forts niveaux de déformation. Les courbes en contrainte-déformation présentent un comportement en hystérésis, avec trois zones de comportement distinctes (linéaire, flambement et densification). Il existe d'autres phénomènes en hystérésis qui ont été plus simplement modélisés, par exemple à l'aide de la théorie de Preisach-Krasnoselskii-Mayergoyz (PKM) issue du magnétisme. Une seconde partie de ce travail présente une nouvelle extension de cette théorie PKM aux mousses de polymères réticulés à cellules ouvertes, soumises à de grandes déformations: nous pouvons ainsi modéliser l'hystérésis observée expérimentalement, à partir d'une distribution d'hysterons microscopiques contenus dans un espace de Preisach-Mayergoyz.
Dans une troisième partie, l'influence de l'histoire passée des contraintes sur la mesure des paramètres mécaniques d'une mousse est étudiée, et plus particulièrement la rhéologie de ces mousses dans le cadre de la relaxation de compression, en distinguant deux mécanismes, l'un en zone linéaire de chargement et l'autre en dehors. Liée à l'histoire des contraintes passées, ce second mécanisme de relaxation permet la réduction des contraintes par réarrangement topologique des poutres de la mousse.

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Mazzon, Elena. "Développement, étude physico-chimique et optimisation de mousses polymères biosourcées." Thesis, Montpellier, 2016. http://www.theses.fr/2016MONTT197.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur le développement d’une nouvelle génération de mousses polymères biosourcées capables de satisfaire la fonction d’âme alvéolaire et structurale de pièces automobiles. Les formulations époxy choisies comme base polymère reposent sur deux différents prépolymères époxy, l’huile de lin époxydée (ELO) et le glycérol époxydé (GE). Ces derniers, associés en proportions variables, sont réticulés avec deux différents durcisseurs : l’isophorone diamine (IPDA) ou l’anhydride méthyl tétrahydrophtalique (MTHPA). Les formulations ternaires « ELO – GE – durcisseur » ont été caractérisées selon une approche multi-techniques (DSC, TGA, rhéométrie dynamique et en mode permanent) permettant d’établir des relations structure-propriétés fiables. Puis, la production d’une mousse a été possible grâce à la maîtrise d’une réaction chimique qui se déroule parallèlement à la réticulation de la résine époxy. Le bicarbonate de sodium et de potassium ont été retenus comme agents moussants. Afin d’améliorer les performances finales des mousses, la proportion de GE au sein des formulations polymère à base IPDA a été augmentée. Mais, une telle modification induit la dégradation thermique du système à cause de l’exothermicité élevée de la réaction de réticulation. L’introduction d’un absorbeur d’exothermicité, permet grâce à sa décomposition endothermique de contrôler l’excès de chaleur dégagée et par la même d’empêcher la dégradation. Une dernière classe de durcisseurs a également été étudiée et donne après optimisation des mousses dotés d’excellentes propriétés ultimes. Ainsi, une large gamme de mousses biosourcées rigides et légères pouvant être mises en œuvre dans un temps très court a été développée
This thesis focuses on the development of a new generation of bio-based polymer foams able to produce low density core in sandwich structure for automotive applications. The polymer formulations used in this research contain two different epoxy compounds, epoxidized linseed oil (ELO) and the epoxidized glycerol (GE). Combined in varying proportions, they were cured with two different hardeners, isophorone diamine (IPDA) or methyl tetrahydrophthalic anhydride (MTHPA). Ternary formulations “ELO – GE – hardener” were characterized by a multi-techniques approach (DSC, TGA, rheometry in steady or dynamic mode) in order to establish structure-property relationships. The production of polymeric-foam materials was carried out by tuning a chemical reaction which takes place during curing. Sodium bicarbonate and potassium bicarbonate were used as harmless foaming agents. In order to improve the final performances of the foams, the ratio GE/ELO was increased in the reactive formulations based on IPDA hardener. But, such modification provokes also the thermal degradation of the system because of the high exothermicity of the curing reaction. The introduction of “exothermicity regulators” that undergo endothermic transformations allowed to control the excess of released heat and consequently, to prevent the material degradation. A last class of hardener was also studied and made it possible after optimization the production of foams with good ultimate properties. To conclude, a large range of biobased and lightweight rigid foams able to be produced in a few minutes was developed

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Gropplero, di Troppenburg Giacomo. "Dispositifs microfluidiques dans les mousses polymères : fabrication, modélisation et applications biologiques." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAI060.

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Abstract:

Les dispositifs de diagnostics à bas coût au point d'intervention reposent notamment sur la microfluidique et un support adapté. La mousse polymère dispose de propriétés mécaniques et structurales particulières (porosité, élasticitédots) qui la distinguent des autres matériaux utilisés en microfluidique (PDMS, papier, matières plastiques, verre, siliciumdots). Cette thèse porte sur l'investigation systématique des différentes potentialités offertes par la mousse polymère en tant que nouveau support pour la microfluidique. Un procédé de mise en forme est tout d'abord proposé permettant la réalisation d'un microsystème fluidique. Ce nouveau procédé repose sur l'utilisation conjointe d'une mousse polymère et d'un élastomère afin de réaliser des systèmes fluidiques très élastiques, conservant les propriétés structurales initiales de la mousse. Basé sur une technique d'emboutissage contrôlée et reproductible, le procédé est compatible avec une production industrielle. Un modèle numérique associé permet aussi son optimisation. Les dispositifs microfluidiques en mousse ainsi réalisés possèdent, en plus de la capillarité, un atout déterminant : la possibilité d'une compression manuelle ou d'un actionnement péristaltique externes pour un contrôle des écoulements microfluidiques sans contamination. L'actionnement péristaltique est compatible avec un fonctionnement en pompe et en vanne. Une modélisation par approche nodale permet de reproduire dynamiquement le comportement des écoulements dans des canaux fluidiques en mousse. En vue d'une intégration dans des systèmes portables à bas coût, les étapes fondamentales d'un test de diagnostic (récupération et préparation d'un échantillon, détection) sont validées. On montre que la filtration est possible pour des objets de quelques dizaines de micromètres. Les dispositifs en mousse peuvent aussi être fonctionnalisés chimiquement pour optimiser la capture de cibles biologiques. La détection d'éléments biologiques est également possible en fluorescence ou par colorimétrie à partir d'une amplification isotherme de l'ADN. Enfin, un prototype de typage sanguin donne accès au groupe sanguin d'un échantillon de sang total en quelques minutes. Ce dernier test est mené sur un dispositif intégré qui met en valeur l'essentiel des avantages d'un dispositif en mousse : robustesse, simplicité d'utilisation, embarquement de réactifs, association de différents matériaux, déplacement d'un échantillon biologique par compression externe contrôlée par un opérateur, lecture directe d'un résultat de test en quelques minutes
Microfluidics and an appropriate substrate are essentials for the design of low-cost point-of-care diagnostic devices. The particular mechanical and structural properties (porosity, elasticitydots) of polymeric foam are unique among the other widespread materials in microfluidics (PDMS, paper, plastic materials, glass, silicondots). A systematic screening of the different capabilities provided by polymeric foam as a new substrate for microfluidics is offered in this thesis. First off, a shaping process is proposed for the production of fluidic microsystems. This new process relies on the combined usage of a polymeric foam and an elastomer to produce highly elastic fluidic systems that keep the initial structural properties of the foam. Based on a controlled and repeatable embossing technic, the process is compatible with industrial production. A coupled numerical model also allows its optimization. The resulting foam microfluidic devices have, besides capillarity, a decisive asset : the option of a manual compression or an external peristaltic actuation for a contamination-free control of the microfluidic flows. The peristaltic actuation can function as a pump and as a valve. A lumped elements model enables a dynamic reproduction of the fluidic behavior inside the foam channels. To ensure proper integration in low-cost portable devices, the fundamental stages of a diagnostic test (retrieval and preparation of a sample, detection) are validated. We show that filtration of objects of only a few tens of micrometers in size is possible. The foam devices can also be chemically functionalized to optimise the capture of specific biological targets. The fluorescent or colorimetric detection of biological elements is equally possible by means of isothermal DNA amplification. Finally, a blood typing prototype gives access to the blood group of a whole blood sample in a few minutes. This last test is carried on an integrated device which highlights the main benefits of a foam device : robustness, user-friendly, embedded reagents, multiple materials combination, transport of a biological sample by external compression controlled by an operator, direct readout of a result in a few minutes

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Pradel, Pierre. "Etude de la compaction dynamique de mousses polymères : Expériences et modélisation." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2017. http://www.theses.fr/2017ESMA0035/document.

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Abstract:

Les mousses polymères trouvent de nombreuses applications industrielles en tant qu’isolants thermiques, matériaux de structuration ou atténuateurs de choc. En effet, il s’agit de matériaux légers, possédant un excellent rapport masse / rigidité, et demandant de faibles coûts de production.Une des applications envisagées par le CEA est la protection de structures face à des chargements mécaniques générés lors d’irradiations laser ou lors d’impacts de débris micrométriques.L’objectif principal de cette thèse est d’évaluer la capacité d’atténuation d’une mousse expansée en polyuréthane rigide et d’une mousse syntactique à matrice époxy face à des sollicitations dynamiques extrêmement rapides (> 106 s−1) et intenses (> 10 GPa). Des essais quasi-statiques de compression / décompression et des expériences dynamiques ont ont été réalisés pour analyser le comportement de ces deux mousses pour des vitesses de déformation allant de 10−3 à 106 s−1. L’analyse des résultats expérimentaux montre que ces mousses polymères ont une phase de comportement élastique suivie d’une phase de compaction conduisant à des déformations irréversibles importantes. Les seuils de compaction sont estimés à 9 MPa pour la mousse polyuréthane et 30 MPa pour la mousse époxy en régime quasi-statique, et à 21 MPa pour la mousse polyuréthane et 72 MPa pour la mousse époxy lorsque la vitesse de déformation dépasse 104 s−1. Deux modèles physico-numériques sont développés pour représenter le comportement macroscopique de ces mousses à de telles vitesses de déformation. Les paramètres sont identifiés à partir des résultats d’expériences de compression dynamique (lanceur `a gaz, générateur de pression magnétique). La validité des modèles est testée en comparant les profils de vitesse calcul´es à l’aide d’un code dynamique explicite et les profils de vitesse mesurés lors des expériences. Ces modèles sont ensuite utilisés pour analyser les résultats obtenus lors d’expériences d’irradiation par faisceau d’électrons et de choc laser. Nous démontrons ainsi que les mousses polymères étudiées ont une forte capacité d’atténuation et que les modèles proposés sont valides à grande vitesse de déformation
Polymeric foams are widely used in many industrial applications as thermal insulators, structural materials or shock mitigators. Indeed, they are light weight materials with an excellent weight /stiffness ratio and low production costs. One of the applications which interests the CEA is the protection of structures against mechanical loadings generated by laser irradiation or high velocity impact of small debris.The main objective of this PhD thesis is to investigate the mitigation capability of an expanded polyurethane foam and an epoxy syntactic foam against extremely fast (> 106 s−1) and intense(> 10 GPa) dynamic loadings. Cyclic quasi-static tests and dynamic experiments have been performed to investigate the behavior of these two foams for strain rates ranging from 10−3 to 106 s−1. Analysis of the experimental results shows that these polymeric foams have an elastic behavior phase followed by a compaction phase with significant permanent sets. Compaction thresholds are about 9 MPa for the polyurethane foam and 30 MPa for the epoxy foam under quasi-static loadings and around 21 MPa for the polyurethane foam and 72 MPa for the epoxy foam for strain rates above 104 s−1.Two porous compaction models are developed to represent the macroscopic behavior of these foams for such strain rates. The parameters are identified from the results of dynamic compression experiments (gas gun, low inductance generator). The validity of the models is tested by comparing calculated velocity profiles with an explicit hydrocode and velocity profiles measured during the experiments. These models are then used to analyze the results obtained with electron beam irradiation and laser-driven shock experiments. We demonstrate that the studied polymeric foam shave high mitigation capabilities and that the models are valid for high strain rates

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Larochette, Mathieu. "Mousses de polymères : étude des procédés de synthèse et de mise en forme." Pau, 2007. http://www.theses.fr/2007PAUU3016.

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Abstract:

En raison de leurs propriétés : légèreté, isolation phonique et thermique, résistance aux chocs. . . Les mousses de polymères sont omniprésentes dans notre société. Dans ce travail, nous nous intéressons à l'élaboration de deux types de matériaux : les mousses de polyuréthanne et les mousses de polystyrène extrudées. Dans le cas du polyuréthanne, il existe un couplage fort entre la cinétique de polymérisation et l'expansion de la mousse. Pour le polystyrène, nous montrons que la formation de la mousse par un procédé d'extrusion est convenablement modélisée par une approche basée sur la théorie des distributions des temps de séjour. Nous avons tenté de relier l'anisotropie de morphologie d'une mousse à son anisotropie thermique en employant une approche expérimentale et numérique. Nous constatons que l'anisotropie de morphologie d'une mousse industrielle ne permet pas d'observer une anisotropie de champ de température
Polymer foams are used for many applications thanks to their properties: lightness, insulation, impact resistance. . . In this work, we studied the elaboration of two kind of materials: polyurethane foam and extruded polystyrene foam. In the case of polyurethane, the correlation between the kinetic of polymerization and the foaming is important. For the polystyrene, we shown that the residence time distribution theory modelize properly the extrusion process. We found a relationship between the structural anisotropy and the thermal anisotropy coupling an experimental and a numerical approaches. The morphological anisotropy observed on industrial foam does not permit to observe the anisotropy of temperature field

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Caty, Olivier Maire Eric. "Fatigue des empilements de sphères creuses métalliques." Villeurbanne : Doc'INSA, 2009. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=caty.

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Caty, Olivier. "Fatigue des empilements de sphères creuses métalliques." Lyon, INSA, 2008. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2008ISAL0084/these.pdf.

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Abstract:

Les empilements de sphères creuses sont constitués de coques métalliques minces de forme sphérique reliées entre elles par divers procédé. La structure résultante est un matériau cellulaire à architecture interne assez régulier et contrôlable possédant des propriétés multifonctionnelles. On peut, en particulier en jouant sur divers paramètre, comme l'épaisseur des parois et le diamètre des sphères, construire un matériau sur mesure. Il est alors nécessaire de parfaitement connaître les propriétés du matériau. Dans l'industrie aéronautique, les empilements de sphères creuses sont pressentis pour réduire le bruit en partie chaude de tuyère de turbomachine. Les propriétés à atteindre ainsi que les conditions d'utilisation imposent un matériau structurellement résistant et en particulier pouvant supporter des cycles de fatigue. L'objectif de la thèse est d'étudier les relations entre les paramètres structuraux du matériau et le comportement en fatigue résultant. Ceci grâce à une démarche d'expérimentation, observation, modélisation et validation. La tomographie aux rayons X fournit des images 3D du matériau. Ces images permettent dans un premier temps d'identifier les paramètres morphologiques de l'empilement. Les scans ont aussi été utilisées pour observer et quantifier la cinétique d'endommagement au cœur du matériau au cours de l'essai de fatigue. Parallèlement, de nombreux essais cycliques fournissent les durées de vie de divers échantillons. Ces données mettent en évidence l'importance du procédé de fabrication, du mode de sollicitation et de la densité des empilements sur le comportement en fatigue. Les observations et mesures sont utilisées pour la modélisation. Les images de tomographie sont tout d'abord maillées grâce à une méthode utilisant des éléments coques d'épaisseurs directement mesurées sur les images. Ces nouveaux calculs de microstructure par éléments finis permettent de déterminer de manières fidèle les champs de contrainte et de déformation dans l'ensemble de l'éprouvette. Pour traiter la fatigue, il est alors possible de traduire ces informations locales en durée de vie ou de réaliser une extension macroscopique déterministe. Cette extension a été réalisée grâce à des critères de proportion d'éléments plastifiés ou de taille de zone plastique. Ces modèles permettent ensuite de déterminer la limite de fatigue d'empilements générés numériquement et d'investiguer des paramètres structuraux non atteignable expérimentalement
Metal hollow spheres can be piled up and soldered together to form a cellular material. The initial hollow spheres exhibiting a mono-disperse size and thickness, the resulting material is rather homogeneous. This kind of material allows a remarkable flexibility in terms of microstructural design. The thickness and diameter of the spheres, the nature of the metal used (nickel, steel. . . ) can be varied. This allows to tailor the microstructure in order to reach the target properties imposed by the design on the material. Before being able to tailor these properties and invent the material meeting a specific design (material by design), it is necessary to know the relation between the varying parameters and the resulting properties. This study aims at determining and modelling the effects of the microstructure of hollow spheres metals on their fatigue properties. Fatigue properties of a rather large range of metal hollow sphere structures were determined by mean of conventional fatigue tests. All the data were collected to build S-N curves. The constitutive material, the density, the thicknesses of the walls, the diameters and the fatigue loading mode were varied to determine the effect of each parameter. Tomographies of samples tested ex-situ reveal the different kinds of fatigue damage mechanisms and their influence on the macroscopic behavior. The three-dimensional X-ray tomographic images could also be used for meshing and to calculate the behaviour of the structure. This step has been done with a shell finite element model obtained from tomographic images. The model is enriched by a direct thickness measurement on the tomographic images. The values measured are affected to the shell elements. The model permits to determine the stress and strain field inside the microstructure. The fatigue behaviour has been modelled by post processing the proportion of yield elements and the size of yield areas. These models permit to determine the fatigue limit of numerically built hollow sphere structures and investigate parameters never experimentally studied

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Deschanel, Stéphanie. "Dynamique des précurseurs de la rupture des matériaux hétérogènes : application aux mousses polymères vitreuses." Lyon, INSA, 2005. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2005ISAL0093/these.pdf.

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Abstract:

De nouvelle approches physiques concernant les mécanismes d'endommagement consistent à considérer le phénomène de rupture comme le point critique d'une transition de phase. La rupture peut alors se traduire pour certains matériaux par une percolation de microfissures. Cette multi-fissuration implique le choix de matériaux hétérogènes. Des essais mécaniques sur mousses polymères solides sont conduits jusqu'à rupture, couplés au suivi de l'activité acoustique. Les distributions des énergies révèlent des lois de puissance indépendamment de la densité du matériau, du mode de chargement ou des lois de comportement. En revanche, la conformité à une loi de puissance des intervalles de temps semble exiger une contrainte quasi constante sur la plus grande partie de l'essai. L'allure de l'énergie cumulée dans le cas d'essais de fluage semblerait présenter une loi de puissance sur une plage de temps restreinte. En revanche, pour les essais de traction, aucune loi de puissance n'est observée
In order to predict failure time of materials, a new approach has been considered : fracture can be viewed as a critical phenomenon. For some materials fracture can be seen as a clustering of microcrackes. We focus on heterogeneous materials (vitreous polymer foams) whose fracture can be described as a phase transition. Our main experimental tool is the monitoring of the acoustic emission signatures of the microfractures, which occur during mechanical tests. We highlighted diffuse microcrack nucleation and progressive localization into a dominating crack with a good fit of the energy by a power law. The exponet of this power law does not seem to depend neither on the material density, the loading mode, nor the behavior law. The time intervals between two damaging evants seem to be power law distributed only if the stress remains nearly constant for the most part of the test. A critical region where the cumulative energy could be described by a power law appears only for creep tests

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Dos, Reis Francisco. "Homogénéisation automatique de milieux discrets périodiques : applications aux mousses polymères et aux milieux auxétiques." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2010. http://www.theses.fr/2010INPL050N/document.

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Abstract:

La première réalisation de ce travail est la construction unifiée et automatique d’un milieu continu équivalent à un treillis de poutres, dans le domaine élastique, en adoptant un modèle de poutres de Bernoulli. Une extension a été réalisée au domaine plastique, selon un algorithme de suivi de la loi de comportement après écrouissage. Suivant l’ordre des développements asymptotiques choisi, on obtient pour le comportement élastique un milieu continu classique ou micropolaire. On se restreint dans ce dernier cas aux treillis à cellules élémentaires centro-symétriques. Les codes de calculs obtenus fournissent de façon automatique les lois de comportement effectives et les modules mécaniques homogénéisés. Une grande variété de treillis, existants ou originaux, a été étudiée. Les résultats ont été systématiquement comparés aux données de la littérature et vérifiés par des simulations éléments finis avec une bonne concordance. La méthode utilisée montre également une capacité à prédire et comprendre le comportement atypique de certains treillis dits auxétiques présentant des coefficients de contraction négatifs. L’homogénéisation dans le domaine plastique a été limitée aux treillis à dominante extensionnelle. Le domaine de résistance élastique a été construit pour différents treillis, et un algorithme d’évolution du comportement avec écrouissage, de type retour-radial a été conçu et implémenté dans un code dédié. Un modèle de poutre élastoplastique à écrouissage isotrope est utilisé. L’application de l’algorithme à une simulation de charge-décharge montre une bonne concordance entre le treillis homogénéisé et les simulations éléments finis
The first achievement of this work is to construct a unified and effective continuum equivalent to a lattice of beams, in the elastic domain, using a Bernoulli beam model. An extension has been done to calculate the elastic domain resistance of such lattices and to build an algorithm for monitoring the constitutive law taking into account work hardening. The choice of the asymptotic expansions leads to a classical continuous or to a micropolar elastic continuum. We restrict in this last case our study to lattices with centro-symmetric unit cells. The numerical codes developed provide the stress-strain relationship and the effective mechanical moduli. A wide variety of trusses has been studied, either existing or original, including typical geometries of foams and various auxetic lattices, exhibiting negative contraction coefficients. The results were systematically compared with data from literature and verified by finite element simulations with a good agreement. The homogenization in the plastic range has been limited to stretching dominated lattices. The equilibrium equations of the discrete asymptotic homogenization have been used to automatically obtain the elastic resistance domain for several trusses, and a return-mapping algorithm for the follow up of the stress-strain relationship including hardening has been conceived and implemented in a dedicated code. An isotropic hardening elastoplastic model of the beam has been used. The application of the algorithm to the simulation of a loading-unloading cycle shows a good agreement between the homogenized lattice and finite element simulations

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Boukrim, Amale. "Mousses de polyuréthane à l’eau." Thesis, Pau, 2011. http://www.theses.fr/2011PAUU3033/document.

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Abstract:

En raison de leurs propriétés : légèreté, isolation thermique et acoustique, résistance aux chocs. . . , les mousses de polymères sont omniprésentes dans notre société. Ce travail, portant sur les mousses de polyuréthane, a deux objectifs : remplacer les agents d’expansion physiques (CFC, HFC) par le dioxyde de carbone issu de la réaction isocyanate-eau & fixer le catalyseur au sein du réseau polyuréthane. Pour cela, les cinétiques des réactions de formation du réseau de polyuréthane et de libération du dioxyde de carbone sont étudiées séparément. La cinétique de polymérisation est étudiée par spectroscopie IRFT et par rhéométrie. Nous considérons les polyuréthanes linéaires et réticulés. L’effet de la nature du catalyseur et de sa concentration ainsi que celui de la température sur la cinétique de polymérisation a été étudié. L’intérêt du butanediol pour le contrôle de la structure du polyuréthane formé a été démontré. La triéthanolamine possédant des fonctions amines jouant le rôle de catalyseur et des fonctions hydroxyles permettant la réticulation est testée. Nous montrons que les paramètres suivants : température, masses du diisocyanate, nature et concentration en catalyseur, n’ont qu’une influence relativement limitée sur la cinétique de libération du dioxyde de carbone. Enfin, des mousses sont réalisées à partir d’une formulation industrielle et différents agents d’expansion physiques et chimique. Nous montrons qu’il est possible de remplacer ces agents par de l’eau
Because of their properties (low density, insulation, impact resistance. . . ), polymer foams are widely used. This work focused on polyurethane foams aims at : replacing physical blowing agents (CFCs, HFCs) by the carbon dioxide formed by the reaction of isocyanate and water & trapping a catalyst in the polyurethane network. The formation of water-blown polyurethane foams involves two reactions. The polymerization (or gelling) reaction which creates the polyurethane network. And the blowing reaction which generates carbon dioxide. A proper balance is required between the two reaction rates to obtain a foam with atisfactory properties. The kinetics of each reaction considered separately was studied. Thus, on one hand IRFT and rheology were used to study the kinetic of the polyurethane formation. Both linear and crosslinked polyurethane were studied. We showed the interest of using utanediol to control the structure of the linear polyurethane. The effect of temperature and nature and concentration of catalyst on the kinetics of polymersation was showed. Moreover, triethanolamine which contains amine groups ( catalyst) and hydroxyl groups (crosslinkingagent) was tested. One the other hand, an appartus was made to study the kinetic of the blowing reaction. We show that the following parameters : temperature, weight of the diisocyanate, nature and concentration of catalyst, have a relatively limited influence on the kinetics of release of carbon dioxide. A study of polyurethane foams based on a commercial fomulation showed that it is possible to replace the physical blowing agents by water

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Liu, Yu. "Elaboration et étude des propriétés mécaniques des mousses d'aluminium et des métaux poreux polymères composites." Troyes, 2007. http://www.theses.fr/2007TROY0007.

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Abstract:

L’objectif de ce travail consiste à élaborer des nouveaux matériaux comme métal poreux polymère composite (MPPC) à structure interpénétrée et à caractériser ses comportements mécaniques sous des sollicitations statiques et dynamiques. Nous avons mis au point dans un premier temps une technique d’infiltration à pression négative pour élaborer la mousse d’aluminium pure à cellules ouvertes et ensuite les composites MPPC. Les observations optiques nous ont permit d’analyser les structures avec multi-échelles. Nous avons caractérisé les matériaux en compression uniaxiale afin d’étudier les influences des paramètres de structure sur les réponses mécanique en compression, en associant avec l’observation au MEB. Les résultats expérimentaux du module élastique ont été comparés avec les modèles analytiques. Ces résultats obtenus sont tout à fait dans le cadre des bornes proposé dans la littérature. Deuxièmement, nous avons étudié le comportement à l’indentation des matériaux. La relation entre la réponse d’indentation, la taille et la géométrie du pénétrateur ont été mises en évidence. La taille et la forme de la zone densifiée ont été observées et modélisées par des modèles analytiques et la méthode numérique. La dernière partie concerne le comportement en choc des matériaux. Les influences de paramètres de structure et les conditions d’essais sur le comportement en choc ont été mises en lumière
The objectives of this work consist to manufacture new metal porous polymeric composites (MPPC) with interpenetrated structure and to characterize their mechanical behaviors under statical and dynamic loading. Firstly, we developed a technique of infiltration under a negative pressure to manufacture the open cell aluminium foams and MPPC. The optic observations were carried out in multi-scale. The characterizations of materials were carried out under uniaxial compression. The influences of the structural parameters on the compressive behaviors were clarified by SEM observations during compression. The elastic module was compared with the analytical models. These results obtained are completely restructed between the boundaries proposed in the literature. Secondly, the behaviors of indentation were studied. The relations between the response of indentation and the size and the geometry of plunger tip were illustrated. The size and the shape of the densification zone were observed and modelled by analytical models and the finite element simulation. Finally, the behaviour of impact was studied. The influences of experimental conditions and structural parameters on the behaviors of impact were illuminated

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Ayoub, Georges. "Comportement en grandes déformations et fatigue des polymères : modélisation constitutive et prédiction de la durée de vie en fatigue." Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10076/document.

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Abstract:

Deux types de polymères représentatifs sont étudiés dans cette thèse : un thermoplastique semi-cristallin (le polyéthylène) et un élastomère (le styrène-butadiène SBR).Pour décrire le comportement mécanique en grandes déformations du polyéthylène, un modèle hyperélastique-viscoplastique à base physique, intégrant de manière explicite l’influence de la cristallinité, a été développé. Ce modèle permet de reproduire aussi bien le comportement mécanique des thermoplastiques (viscoplastique-hyperélastique) que celui plus spécifique des élastomères (visco-hyperélastique). La modélisation du comportement sous chargement cyclique du polyéthylène est ensuite réalisée en incorporant au développement précèdent une composante viscoélastique non linéaire. Afin de décrire le processus d’endommagement sous chargement cyclique multiaxial du SBR, deux approches complémentaires ont été suivies. La première, basée sur une théorie d’altération du réseau macromoléculaire, permet de décrire l’adoucissement cyclique jusqu’à rupture. La confrontation du modèle proposé à des résultats expérimentaux obtenus en chargement uniaxial a mis en évidence la pertinence d’une telle approche. La seconde, basée sur la mécanique de l’endommagement continu, a pour vocation de prédire la durée de vie des élastomères en fatigue multiaxiale sous chargements complexes. Dans cette approche, on dérive la variable d’endommagement à partir de l’énergie de fissuration. Après identification des paramètres d’endommagement sur des essais uniaxiaux, les capacités prédictives du modèle proposé sont mis en évidence sur de essais multiaxiaux, combinant traction et torsion
Two representative polymers are studied in this thesis: a semi-crystalline thermoplastic (polyethylene) and an elastomer (styrene-butadiene rubber SBR).A physically-based hyperelastic-viscoplastic model integrating the crystallinity effects is proposed to describe the mechanical behavior under large deformation of polyethylene. The capabilities of the proposed model to reproduce the mechanical behavior of typical thermoplastic (viscoplastic-hyperelastic) to the mechanical behavior more typical of elastomers (visco-hyperelastic) are demonstrated. The proposed model is modified by incorporating a non-linear viscous component to capture the mechanical behavior of polyethylene under cyclic loading. To describe the damage process under multiaxial cyclic loading of SBR, two complementary approaches have been used. The first one, based on the network alteration theory, allows describing the stress-softening until failure. The comparison between the proposed model and experimental results obtained under uniaxial cyclic loading highlighted the relevance of such approach. The second one, based on the continuum damage mechanics theory, aims to predict the multiaxial fatigue life under complex loadings of rubber-like materials. In this approach, the damage variable is derived from the cracking energy density. After identifying the damage parameters using uniaxial fatigue data, the predictive capabilities of the proposed model are highlighted under multiaxial loadings, combining tension and torsion tests

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Dabo, Mouhamadou. "Analyse du comportement mécanique des mousses polymères : apport de la tomographie X et de la simulation numérique." Thesis, Strasbourg, 2015. http://www.theses.fr/2015STRAE041/document.

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Abstract:

Les matériaux polymères à structures cellulaires allient des propriétés mécaniques, thermiques, chimiques et optiques intéressantes aux regards des contraintes d’allègement des systèmes et des structures. Toutefois, pour diversifier leurs applications et les rendre toujours plus performants dans les domaines de la santé, du transport ou encore du bâtiment, une étude fine des relations qui lient les procédés de fabrication à la microstructure générée et aux propriétés qui en découlent, doit être menée. Ces propriétés mécaniques dépendent étroitement des propriétés de la matière dont les mousses sont faites mais aussi de la morphologie de leurs microstructures (orientation, distribution et taille des pores, épaisseur des parois). Il est donc crucial de pouvoir quantifier et mesurer ces paramètres pour tendre vers une compréhension fine des propriétés mécaniques et définir des modèles capables de relier le comportement macroscopique du matériau cellulaire vis-à-vis de son « équivalent » massif et de la microstructure. En collaboration étroite avec la direction recherche et développement de l’entreprise INTEREP, leader européen du caoutchouc cellulaire étanche, une caractérisation expérimentale du comportement mécanique de mousses de différentes natures polymériques et de différentes topologies à d’abord été effectuée. Ensuite un ensemble de modélisations géométriques a été développé à partir d’observations microstructurales de vraies mousses en micro-tomographie RX et à partir de microstructures générées virtuellement par le biais d’une description physique du processus de fabrication de mousses polymères. Finalement, une simulation numérique éléments finis en 2D et en 3D de ces microstructures couplées à la caractérisation expérimentale du matériau massif des parois a permis de reproduire et d’étudier finement les mécanismes de déformations observés expérimentalement sur des mousses polymères et d’affiner les lois de comportement empiriques avec la prise en compte d’un paramètre supplémentaire caractéristique de la statistique de distribution des cellules dans l’espace, c'est-à-dire de leurs localisations et de leur distribution de taille et de forme
Polymer foams materials combine mechanical, thermal, chemical and optical interesting properties going with light weighting structures problems. However, to diversify their applications and make them even more efficient in health field, transportation or building, a fine study of the relationships between manufacturing processes to generated microstructures and resulting properties must be conducted. These mechanical properties are highly depending on the properties of material with which foams are made but also on the morphology of their microstructures (orientation, distribution and pore size, wall thickness). Thus it is crucial to quantify and measure these parameters to strive for a detailed understanding of the mechanical properties and define models capable of linking global behavior of cellular materials to bulk materials and microstructures. Working closely with research and development division of INTEREP, European leader in waterproof cellular rubber, an experimental characterization of the mechanical behavior of polymer foams of different natures and different topologies has been performed first. Then geometrical modeling was developed from micro structural observations of real foams in x-ray micro-tomography and from virtually generated microstructures through a physical description of polymer foams manufacturing process. Finally finite element simulation in 2D and 3D of these microstructures were coupled with the experimental characterization of bulk material allowing thus to reproduce and finely study deformation mechanisms experimentally observed on polymer foams and refine empirical behavior laws by taking into account additional characteristic parameter of cells statistical distribution in space like their location and their size distribution and shape

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Twite, Kabamba Eddy. "Polymer foams and composites recycling : Rheological and Macromolecular Investigations." Thesis, Université Laval, 2010. http://www.theses.ulaval.ca/2010/27578/27578.pdf.

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Duquesne, Sophie. "Etude des procédés d'ignifugation de substrats polymères par revêtements intumescents : application aux polyuréthanes." Lille 1, 2001. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2001/50376-2001-Duquesne.pdf.

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Abstract:

Cette étude s'intéresse aux procédés d'ignifugation de substrats polymères par application de revêtements intumescents. Elle porte plus particulièrement sur l'ignifugation d'une mousse rigide de polyuréthane (PU) obtenue par application d'un revêtement constitué d'un liant PU et d'un additif "retard au feu" (RF). L'évaluation des propriétés RF de la mousse revêtue prouve l'intérêt de l'ajout de polyphosphate d'ammonium (APP) ou de graphite expansible (EG) dans le revêtement. Une approche de la toxicité des effluents gazeux émis sous différentes conditions de dégradation montre une réduction de l'émission de gaz toxiques (en particulier CO et HCN) dans le cas des revêtements ignifugés. L'étude du mécanisme de la dégradation et de la carbonisation des différents revêtements permet de mieux comprendre le mode de protection au feu des deux additifs étudiés. Pour le système PU/APP, des interactions additif / polymère conduisant à la formation d'un résidu stable à haute température sont mises en évidence. Ce phénomène n'est pas observé pour la formulation PU/EG. Une approche chimique du processus de carbonisation des revêtements PU, PU/APP et PU/EG montre qu'en présence d'APP, une structure phosphocarbonée stable se forme et que le processus de carbonisation inclut des mécanismes radicalaires
Concernant le système PU/EG, une faible modification du processus de carbonisation naturelle du PU est observée. La caractérisation du processus de carbonisation, menée selon une approche physique met en évidence une aptitude à la déformation de la structure carbonée formée par dégradation du revêtement PU/APP. Aucours d'un incendie, cette structure va donc se déformer plutôt que de se fissurer et ainsi permettre un maintien des performances RF. Dans le cas du système PU/EG, l'épaisseur importante, la faible densité et, comme il est possible de le supposer la faible conductivité thermique du bouclier intumescent permettent de comprendre le mode d'action de l'EG

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Safouane, Mahassine. "Drainage des Mousses Aqueuses : Rôle de La Rhéologie du Fluide Moussant." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011398.

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Abstract:

Au cours de l'étude qui a constituée mon travail de thèse nous avons analysé le comportement de fluides complexes sur le drainage des mousses. Pour cela l'effet des propriétés physico-chimiques et rhéologique du fluide moussant en surface et en volume sur le drainage des mousses a été examiné. Plusieurs systèmes ont été étudiés et nous avons montré que le drainage est fortement influencé par les propriétés du fluide moussant.
Dans une première étape, nous avons confirmé l'effet de la viscosité de surface observé précédemment qui entraîne une transition de régime d'écoulement (parois rigides / parois mobiles) lorsque l'on augmente la viscosité de surface. En effet, d'un point de vue rhéologique, le tensioactif réduit la mobilité des interfaces sous l'action d'un écoulement. Une faible quantité d'alcool à longue chaîne (dodécanol) additionnée à un tensioactif augmente sa capacité moussante, car elle accroît notablement l'adsorption à l'interface du liquide et conduit à des interfaces rigides. Nous avons montré que le passage d'un régime à l'autre ne se fait pas de façon brutale. Ceci peut s'expliquer en terme de résistance équivalente : dans le cas limite des parois rigides, les interfaces présentent une forte résistance au cisaillement et donc la vitesse s'annule aux parois (écoulement de Poiseuille). Quand on diminue la viscosité de surface, cette résistance diminue et la contribution des bords de Plateau diminue. Elle est remplacée par la contribution des noeuds jusqu'au point ou elle domine complètement (écoulement de type bouchon). Des mesures de tension superficielle et d'élasticité de surface nous ont permis de confirmer le changement de la rhéologie de surface en présence de dodécanol.
Par la suite nous avons fixé la viscosité de surface de façon à avoir des surfaces rigides (en se basant sur les résultats précédents) et nous avons varié la viscosité de volume en utilisant un fluide newtonien (le glycérol). Dans ce cas nous avons observé aussi une transition de régime à très forte viscosité (30 mPa.s). Cette transition est sûrement liée à une diminution relative de la résistance de surface due à un couplage entre la surface et le volume.
Finalement nous avons considéré le cas de différents types de fluides non-newtoniens. L'utilisation d'un fluide viscoélastique sur le drainage forcé a montré un effet contre intuitif: on pensait ralentir le drainage en ajoutant un polymère flexible, du PEO, dans nos solutions moussantes or l'effet observé a été l'opposé. Nous avons attribué cette différence à une manifestation de la viscosité élongationelle du PEO qui intervient lors de la variation de la section des bords de Plateau au passage du front pendant l'écoulement. L'augmentation de la vitesse de drainage permet de réduire localement la fraction liquide et donc de réduire l'ouverture du bord de Plateau lors du passage du front. L'écart de vitesse entre une mousse faite avec une solution de glycérol et une solution de PEO disparaît quand on augmente la taille de bulle. Nous avons complété les mesures globales par des observations à l'échelle locale. Pour cela, nous avons étudié le drainage dans un seul bord de Plateau et mesuré la variation de la section pour deux solutions de glycérol et de PEO de même viscosité. L'ouverture de la section du bord de Plateau est plus importante dans le cas de la solution de glycérol.
Finalement une étude de l'effet de polymères ayant de fortes propriétés rhéofluidifiantes (du xanthane et du carbopole) a montré que le caractère rhéofluidifiant des solutions moussantes ne semble pas affecter le drainage. En effet, si on ramène la viscosité au taux de cisaillement crée dans la mousse, les solutions ont un comportement très similaire aux solutions de glycérol, avec une transition de régime à forte viscosité dans le cas du xanthane.

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Hirschberg, Valerian. "Fourier transform rheology as a tool to determine the fatigue behavior of polymers." Doctoral thesis, Université Laval, 2019. http://hdl.handle.net/20.500.11794/34659.

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Abstract:

Cette thèse propose un nouveau concept d'analyse, de quantification et de prédiction de la fatigue mécanique d'un polymère amorphe à l'aide d'une méthode basée sur la décomposition de la contrainte via la transformation de Fourier. En particulier, des essais de fatigue ont été réalisés sous déformation contrôlée en torsion et en tension/tension. La déformation, le couple et la force ont été enregistrés en fonction du temps et décomposés en contributions linéaires et non-linéaires, quantifiés par des harmoniques plus élevées. De plus, trois concepts ont été développés pour déterminer quantitativement le comportement mécanique des échantillons en fonction du temps. Premièrement, il a été établi que la génération de fissures macroscopiques était en corrélation avec l’augmentation soudaine de l’intensité de I2/1. Deuxièmement, une méthode directe pour prédire la durée de vie en fatigue a été développée, basée sur le taux de changement de I3/1 par rapport au nombre de cycle N (dI3/1/dN) avant l'apparition de la rupture. Cette prédiction s'est avérée beaucoup plus précise que les prédictions des courbes de Wöhler puisque les corrélations présentent en moyenne des écarts-types beaucoup plus faibles (30 vs 60%). Troisièmement, un critère de fatigue basé uniquement sur la non-linéarité mécanique a été développé, appelé la non-linéarité cumulée Qf. Ce paramètre corrèle l'intégrale de la non-linéarité Q (Q = I3/1/yo²) jusqu'à la rupture avec le nombre de cycles à la rupture Nf. L'écart-type de la corrélation Qf vs Nf s'est avéré inférieur à 30%, indiquant que Qf est un critère de fatigue plus précis que ceux couramment utilisés tels que la densité d'énergie dissipée cumulée ou la contrainte cumulée (±50%). Enfin, ces trois concepts ont été appliqués avec succès dans différentes conditions (type de déformation, plage de fréquence, amplitude de déformation) et différents polymères tels que le polystyrène (PS), le polyméthylméthacrylate (PMMA), le styrène acrylonitrile (SAN) et le polytertbutylméthylacrylate (PtBMA).
This thesis proposes a new framework to analyse, quantify and predict the mechanical fatigue of amorphous polymer using a method based on the decomposition of the stress response via Fourier transform. In particular, fatigue tests were performed under strain controlled torsion and tension/tension deformation and the time data of the strain, torque and force were recorded and decomposed into linear and nonlinear contributions via higher harmonics. In particular, three concepts have been developed to quantitatively determine the time behavior of the samples. Firstly, the generation of macroscopic cracks was found to correlate with sudden increases in the I2/1 intensity. Secondly, an on-line method to predict the fatigue lifetime was developed, based on the rate of change of I3/1 with respect to the cycle number N (dI3/1/dN) before the onset of failure. This prediction was found to be more precise than Wöhler curves predictions since the correlations have on average much lower standard deviations (30 vs. 60%). Thirdly, a fatigue criterion solely based on mechanical nonlinearity was developed: the cumulative nonlinearity Qf. This parameter correlates the integral of the nonlinearity Q (Q = I3/1/yo²) until failure with the number of cycles to failure Nf. The standard deviation of the Qf vs. Nf correlation was found to be less than 30%, indicating that Qf is a more precise fatigue criterion than commonly used ones such as the cumulative dissipated energy density or the cumulative stress (±50%). Finally, these three concepts were successfully applied on different conditions (type of deformation, range of frequency, deformation amplitude) and polymers such as polystyrene (PS), polymethylmethacrylate (PMMA), styrene acrylonitrile (SAN) and polytertbuthylmethacrylate (PtBMA).

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Merlet, Samuel. "Elaboration et caractérisation de poly(phénylquinoxaline)s poreux." Chambéry, 2006. http://www.theses.fr/2006CHAMS023.

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Abstract:

L'objectif de la thèse est d'élaborer de nouveaux matériaux polymères à hautes performances avec une porosité fermée de taille submicronique, selon une démarche originale de moussage par génération de gaz in-situ issu de la dégradation thermique de groupes pendants thermolabiles. Après avoir choisi une matrice polymère thermostable de type poly(phénylquinoxaline)s (PPQ) et ayant sélectionné un groupement thermolabile (tertiobutylcarbonate, Boc), une étude sur molécules modèles a permis de définir précisément la démarche suivie dans ce travail. Le greffage de ces groupements thermolabiles sur des fonctions phénols a pu être validé. Enfin, la décomposition des groupements Boc (libération de CO2 et isobutène) s'est avérée très propre, totale et laissant présager un bon contrôle du processus de moussage du système PPQ + CO2/isobutène. Différents monomères bis(α-dicétone)s ont été synthétisés puis polymérisés avec une bis(o-diamine) commerciale, pour conduire à des PPQ portant des groupements phénoliques en chaîne latérale. Suivant les conditions expérimentales choisies, ont été réalisées des structures ayant des taux de fonctions phénols variables, et une répartition particulière de ces fonctions selon la nature du monomère ou des architectures "statistiques" ou "séquencées". Le greffage de fonctions carbonates sur ces phénols a permis d'accéder à des taux de gaz générés élevés et variant de 150 à 654 mg/g, avec une répartition directement reliée à celle des fonctions phénols initiales. Trois paramètres essentiels permettent de contrôler les caractéristiques des matériaux poreux obtenus: la concentration en gaz généré, la Tg du polymère et la température de moussage. L'utilisation de températures de moussage élevées a permis d'élaborer des mousses de PPQ macroporeuses (ultra- et microcellulaires) dont la morphologie est similaire aux matériaux obtenus par des procédés conventionnels au CO2 supercritique. Les caractéristiques de cette macroporosité peuvent être contrôlées en fonction de la concentration en gaz et de la Tg du polymère. Par ailleurs, l'utilisation d'architectures "séquencées" (copolymères à blocs) permet la formation de matériaux ultra et microcellulaires ayant une double distribution de porosité. Cette distribution bimodale est très probablement due à une ségrégation de phase microscopique. Des températures de moussage modérées ont permis, pour l'ensemble des polymères étudiés, la formation de matériaux nanocellulaires de porosité fermée. Ces résultats montrent donc qu'il est possible de former et de stabiliser des nano-cellules (8-40 nm) par un mécanisme de nucléation-croissance, dans une matrice polymère. L'obtention de tailles très faibles et de densités de cellules élevées, nécessite un taux de nucléation important (concentration en gaz élevée) et une faible croissance des nanocellules nucléées (viscosité du système élevée). Parmi les différentes structures étudiées, les mousses de PPQ-OH présentent le meilleur compromis entre une quantité de gaz importante (345 mg/g) et une Tg élevée (370 °C) et conduisent à des matériaux nanocellulaires particulièrement intéressants (Φ: 8-11 nm -Nc: 41016 cellules/cm3 -P: 14- 16 %vol)
The aim of this thesis is to develop new high performance polymeric materials with closed submicron porosity. The adopted strategy is an original foaming process based on the in-situ gas generation from pendant thermolabile group decomposition. A thermostable polymer matrix poly(phenylquinoxaline)s (PPQ) has been chosen, as well as the thermolabile group tertbutylcarbonate (Boc). A preliminary model study was performed to precisely define the adapted strategy. Grafting the Boc structure on phenol group was shown to be efficient and the thermal decomposition provides carbon dioxide and isobutene in a very clean and quantitative way, which should lead to a good control of the foaming process of the system PPQ + CO2 /isobutene. Different monomers bis(α-diketone)s were synthesized and polymerized with a commercial bis(o-diamine), leading to PPQ with pendant phenol groups. Depending on the experimental conditions are prepared several structures having various phenol contents and specific repartitions depending on the monomer or "statistic”/”sequenced" architecture. The functionalisation of these phenol groups into Boc thermolabile groups could lead to a gas concentration from 150 to 654 mg/g and a repartition derived from the phenol ones. Three key parameters enable a good control of the porous materials morphology. They are the gas concentration, the glass transition (Tg) of the polymer and the foaming temperature. Using high foaming temperatures lead to macroporous PPQ foams (ultra and microcellular foams) whose morphologies are similar with ones obtained after a conventional CO2 foaming process. Parameters of this macroporosity can be controlled by playing on the gas concentration and the Tg of the polymer. Moreover foaming of "sequenced" architecture (bloc copolymers) lead to the formation of ultra and microcellular foams with a double distribution of pores. This bimodal distribution is probably due to microscopic phase segregations. All studied polymers associated with moderated foaming temperatures enable the formation of nanocellular foams with closed porosity. This results show that it is possible to form and stabilize nano-cells (8-40 nm) from a nucleation and growth mechanism in a polymer matrix. The production of such very small sizes and high cell densities requires a high nucleation rate (elevated gas concentration) and a limited growth of nucleated nano-cells (elevated system viscosity). Among the studied structures, the PPQ-OH foams show the best compromise between a high gas concentration (345 mg/g) and a high Tg (370 °C) and lead to very interesting nanocellular materials (Φ: 8-11 nm – Nc: 4 1016 cells/cm3 – P: 14-16 %vol)

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Chomard, Angèle Anne-Marie. "Fatigue thermique des matériaux polyuréthane : essais d'optimisation d'une formulation PU à base de polyester." Lyon, INSA, 1997. http://www.theses.fr/1997ISAL0088.

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Abstract:

Un essai de fatigue thermique reproductible et discriminant a été mis au point pour évaluer et optimiser les performances de matériaux polyuréthane utilisés en tant que revêtement de roue. Les résultats sur la tenue d'un matériau en fatigue sont fiables lorsque la rupture thermique de l'échantillon est obtenue. Il a en effet été montré qu'un échauffement rapide au début de l'essai de fatigue n'est pas forcément lié à une mauvaise tenue en fatigue et que des différences de propriétés entre deux matériaux peuvent n'être décelées que dans la dernière partie de cet essai. Le matériau subit des dommages permanents à partir du moment où le niveau de sollicitation est suffisant pour que la température de l'échantillon atteigne le début de la zone de modification structurale. Si l'essai est répété plusieurs fois sous une charge plus faible les propriétés de l'échantillon peuvent également être modifiées. Pour une utilisation prolongée sous sollicitation dynamique, le matériau doit donc posséder une température élevée de cette zone ou bien les caractéristiques d'échauffement doivent être telles que le matériau n'atteigne pas cette transition. L'association d'un module de conservation au plateau caoutchoutique E' élevé et d'un module de perte E" faible sur une plage étendue en température est favorable à une diminution de la dissipation de chaleur dans le matériau testé. L'influence d'un certain nombre de paramètres de synthèse d'une formulation à base de polyester, de diphénylméthane diisocyanate et de butanediol a été étudiée (la post-réaction, le procédé de synthèse associé à un taux de catalyseur approprié, le taux de segments rigides, le rapport en fonctions isocyanate sur alcool (NCO/OH), l'utilisation d'un mélange adéquat de polyester) ce qui nous a permis de trier ceux essentiels à l'obtention de bonnes performances dynamiques.

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Robin, Jean-Jacques. "Synthèse et application d'agents de compatibilisation par ozonisation de polymères." Montpellier 2, 1989. http://www.theses.fr/1989MON20204.

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Abstract:

Ce travail decrit un procede d'activation de polymeres par l'ozone et les applications des produits obtenus a la preparation d'alliages de polymeres et de melanges bitume-polymeres et enfin, leur utilisation en tant que primaire d'adherence. La premiere partie concerne les modifications apportees aux structures des polymeres lors d'un traitement par l'ozone. La seconde partie du travail traite des cas particuliers du polyethylene et du polychlorure de vinyle. Le premier polymere est utilise en melange avec les bitumes comme liant routier ainsi que pour la preparation de copolymeres greffes contenant des chaines laterales acryliques ou vinyliques. Ces copolymeres grffes sont testes en tant que primaires d'adherence lors du frettage de polyethylene par des materiaux composites. En ce qui concerne le polychlorure de vinyle, celui-ci est greffe par du styrene pour conduire a des copolymeres greffes p (cv g s) utilises comme agents de compatibilisation de melanges d'homopolymeres pvc et ps. Les divers produits prepares sont etudies d'un point de vue structure et leurs applications donnent lieu a de nombreuses etudes mecaniques de materiaux ou assemblages de materiaux

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Alchikh, Mohamad. "Vieillissement mécano-chimique du polyvinyldifluore (PVDF) dans la soude." Strasbourg, 2009. http://www.theses.fr/2009STRA6031.

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Gay, Cyprien. "Adhésifs, mousses, copolymères, granulaires immergés, rides, tissus." Habilitation à diriger des recherches, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00778225.

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Abstract:

Je suis un physicien, théoricien de la matière molle. Dans des domaines assez variés (polymères, mouillage, adhésifs, mousses), j'ai abordé des problématiques très différentes~: enchevêtrements dynamiques à l'échelle moléculaire, conformation de polymères aux interfaces, interactions visco-élastiques autour d'hétérogénéités (cavitation dans les adhésifs), capillarité, pression osmotique et dilatance dans les mousses liquides, dilatance et mécanismes locaux dans les granulaires mous immergés, formulation tensorielle de la plasticité à partir des grandes déformations élastiques dans les mousses. Depuis que je suis au laboratoire Matières et Systèmes Complexes, je m'intéresse aux travaux menés par plusieurs équipes sur la mécanique du vivant à différentes échelles, depuis le cytosquelette et la cellule entière jusqu'aux agrégats cellulaires et aux organismes en développement.

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Forey, Natacha. "Mousses renforcées en polymère ou particules : application à la remédiation des sols pollués." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0311.

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Abstract:

Pour des raisons environnementales et de santé publique, la remédiation des sites et sols pollués est impérative. Une des techniques in-situ utilisées pour dépolluer des sols présentant une pollution aux hydrocarbures, est l’utilisation de mousse liquide. Grâce à son effet bloquant, la mousse crée une barrière entre l’eau et le polluant, et facilite le pompage de celui-ci. La principale problématique de cette technique est la stabilité de la mousse face à l’huile. Des techniques de renforcement de la mousse en présence d’huile sont développées, notamment grâce à l’ajout de polymère ou de particules solides.Ce travail portera donc sur la formulation d’une mousse résistante à l’huile en milieu poreux, et ce grâce à l’utilisation de polymère ou de particules colloïdales.La première partie de ce travail présente les tests de moussabilité et de stabilité effectués hors milieu poreux, ayant permis de présélectionner les produits nécessaires à l’obtention de telles mousses. Dans une seconde partie, des essais en colonne de milieu poreux ont mené à l’optimisation des conditions d’injection, ainsi qu’au choix final des produits à utiliser. Ils ont montré comment l’ajout de polymère permet d’augmenter la résistance à l’écoulement sans augmenter la force de la mousse, et comment l’ajout de particules renforce la résistance de la mousse face à l’huile. Des essais en pilote 2D ont ensuite été réalisés dans le but de comprendre le déplacement de la mousse en milieu poreux 2D vertical. Grâce aux formulations trouvées en colonne 1D, les expériences 2D effectuées en présence d’huile ont permis de tester le renforcement face à l’huile en deux dimensions. Pour finir, la méthodologie et les contraintes à prendre en compte pour réaliser un essai de pompage 3D sont présentées en perspectives
Given the possible environmental and health issues occurring when facing a hydrocarbon polluted site, soil remediation is necessary. One of the in-situ technique to remediate a Light Non Aqueous Phase Liquid pollution is the use of foam. Because of its blocking effect, foam is able to create a water blocking barrier, to confine water beneath the floating pollutant. However, the main issue with this technique is the stability of foam facing the oily pollutant. Several options are currently under review to reinforce foam against oil, which includes polymer or particles addition.The present study thus describes the work performed to obtain an oil-resistant foam in porous media, with the use of polymer or solid colloidal particles.In the first part of the study, foamability and stability tests were performed in bulk to select a broad range of products used to formulate such foams. Then, sandpacks experiments were realized in 1D columns in order to optimize the foam injection parameters and finalize the choice of surfactant and additives. Column experiments showed how additives impacted foam strength. Polymer addition led to an increased flow resistance without improving foam strength while particles addition proved to reinforce foam resistance against oil. Those results were then applied to carry out 2D-tank experiments to study foam displacement in a vertical two dimensions’ porous medium. The 2D tank also helped to simulate a foam injection below an oily layer and observe foam behaviour. Finally, the methodology and constrains to take into account to perform a pumping test in a 3D-pilot, were presented in the outlook section

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Deschanel, Stephanie. "Dynamique des précurseurs de la rupture desmatériaux hétérogènes : application auxmousses polymères vitreuses." Phd thesis, INSA de Lyon, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00123253.

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Abstract:

De nouvelles approches physiques concernant les mécanismes d'endommagement consistent à considérer le phénomène de rupture comme le point critique d'une transition de phase. La rupture peut alors se traduire pour certains matériaux par une percolation de microfissures. Cette multi-fissuration implique le choix de matériaux hétérogènes. Des essais mécaniques sur mousses polymères solides sont conduits jusqu'à rupture, couplés au suivi de l'activité acoustique. Les distributions des énergies révèlent des lois de puissance indépendamment de la densité du matériau, du mode de chargement ou des lois de comportement. En revanche, la conformité à une loi de puissance des intervalles de temps semble exiger une contrainte quasi constante sur la plus grande partie de l'essai. L'allure de l'énergie cumulée dans le cas d'essais de fluage semblerait présenter une loi de puissance sur une plage de temps restreinte. En revanche, pour les essais de traction, aucune loi de puissance n'est observée.

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Corre, Yves-Marie. "Poly (lactic acid) foaming assisted by supercritical CO2." Lyon, INSA, 2010. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2010ISAL0106/these.pdf.

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Abstract:

The poly (lactic acid) (PLA), through its organic origin and its biodegradation properties, can be a good alternative to petroleum-based polymers. To this end, the foaming of PLA by supercritical CO2 was evaluated in this study as an alternative to expanded polystyrene (EPS) for the production of food packaging. Because low rheological properties of this type of polyester, a first chain extension step was necessary to ensure a good foaming ability of PLA. Following a full characterization in physicochemical, rheological and thermal domain, a batch foaming assisted with supercritical CO2 was achieved. The influence of the foaming parameters, the extent of chain modificaton as well as the contribution of crystallization on cell morphology was evaluated. Based on these parameters, structures ranging from micro to macro-cellular-cell were obtained
Le polylactide (PLA), par son origine bio sourcée et ses propriétés de biodégradation, peut être une bonne alternative aux polymères issus du pétrole. Dans cet objectif, le moussage du PLA par CO2 supercritique a été évalué dans cette étude comme substitution au polystyrène expansé (PSE) pour la production d'emballages alimentaires. Du fait des propriétés rhéologiques faibles de ce type de polyester, une première étape d'extension de chaînes a été nécessaire afin de garantir des bonnes aptitudes au moussage du PLA. Suite a une caractérisation complète dans le domaine physico-chimique, rhéologique et thermique, une étude de moussage en mode batch sous CO2 supercritique a été réalisée. Les paramètres de moussage, le taux de modification du matériau ainsi que de l'apport de la cristallisation sur la morphologie cellulaire ont été évalués. En fonction de ces différents paramètres, des structures allant du micro-cellulaire au macro-cellulaire ont été obtenues

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Barbara, Imane. "Synthèse de polymères macroporeux par polymérisation par étape en émulsion concentrée." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0045/document.

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Abstract:

Les polyHIPEs sont des matériaux cellulaires obtenus par polymérisation d’émulsions concentrées appelées HIPEs « High Internal Phase Emulsions ». La phase continue de l’émulsion contenant les monomères est le siège de la polymérisation permettant la création de la matrice solide. La phase dispersée engendre la porosité. Les matériaux polyHIPEs sont généralement synthétisés par polymérisation radicalaire. La variété des monomères utilisables est donc ainsi limitée. La majorité des polymères à haute performances étant obtenus par polycondensation, il serait d’un grand intérêt d’élargir la gamme des matériaux poreux de type polyHIPEs disponibles en utilisant cette technique. L’objectif de ce travail consiste à synthétiser des matériaux polyHIPEs obtenus par polycondensation ou polyaddition et à les caractériser. Réaliser une réaction de polymérisation par étape au sein d’une émulsion concentrée représente un vrai défi car ce type de réaction requiert généralement des conditions opératoires peu compatibles avec la stabilité des émulsions concentrées. Dans le cadre de ce travail, nous nous sommes intéressés à la synthèse de polyHIPEs de type polyuréthane et polyester. L’homogénéité de la morphologie de ces matériaux a été étudiée en faisant varier un certain nombre de paramètres tels que : la nature de l’émulsion (aqueuse ou non-aqueuse, stabilisée par des tensioactifs ou des particules), la nature des catalyseurs et les techniques de polymérisation. Ce travail a permis d’accéder pour la première fois à des matériaux polyHIPEs de type polyuréthane et polyester. Les résultats obtenus ouvrent la voie au développement dans ce domaine
PolyHIPEs are cellular materials obtained by polymerization within HIPEs « High Internal Phase Emulsions ». The polymerization occurs in the continuous phase of the emulsion allowing the creation of a solid matrix. The dispersed phase induces the porosity. PolyHIPEs are generally obtained by free-radical polymerization which restricts the choice of monomers. The majority of high performance polymers are obtained by polycondensation therefore it will be a great interest to enhance the variety of polyHIPEs available by using this technique. The objective of this work consists to synthetize polyHIPEs using polycondensation or polyaddition. Performing a step-growth polymerization within emulsion is a great challenge because this kind of reaction requires conditions generally incompatible with the stability of HIPEs. In the context of this work, we focused on the synthesis of polyurethane and polyester polyHIPEs. The homogeneity of the morphology of the materials was studied by varying several parameters, such: the nature of the emulsion (aqueous or non-aqueous, stabilized by surfactants or particles), the nature of the catalysts and the polymerization techniques. This work opens the access for the first time to polyurethane and polyester polyHIPEs. The results obtained are a starting point for further development in this field

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Dubois, Julie. "Moussage de polymères par des procédés physiques." Thesis, Bordeaux, 2016. http://www.theses.fr/2016BORD0311.

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Abstract:

Cette thèse porte sur la production et l’étude de mousses polymères microporeuses, par dissolution de gaz. Plusieurs techniques expérimentales ont été améliorées ou adaptées pour la réalisation des mousses et la caractérisation des systèmes étudiés. De plus il est démontré que les paramètres du procédé, tels que la pression et la température, permettent la différenciation entre les différentes voies de moussage utilisées. Ceux-ci ont une influence significative sur les caractéristiques finales des mousses
This dissertation focuses on the production and study of microcellular polymer foams by gas dissolution foaming. Due to the novelty of this research field several experimental techniques have been improved or adapted to produce the foams but also to provide valuable information from the systems understudy. It is demonstrated that processing parameters, such as pressure and temperature, allow differentiating between our foaming routes, and present a significant influence on the foaming process and final characteristics of foam

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Boukhili, Rachid. "Fissuration par fatigue des polyamides : mécanismes." Compiègne, 1985. http://www.theses.fr/1985COMPD005.

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Lamnii, Hamza. "Effets du vieillissement Ultraviolet sur le comportement mécanique des polymères semi-cristallins en chargement cyclique et monotone : expérimentation et modélisation." Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1I107.

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Abstract:

Les polymères sont utilisés sous différentes conditions climatiques et peuvent être soumis à plusieurs types de vieillissement. En particulier, l'exposition aux ultraviolets (UV) modifie la structure chimique du matériau, et conduit à la dégradation de leurs propriétés mécaniques. Le vieillissement par radiations UV est le résultat d'un processus compétitif de scission de chaînes et de post-réticulation. Bien qu'il y ait une littérature abondante sur les processus physico-chimiques induits par les UV sur les polymères, un nombre limité d'études se sont focalisées sur les conséquences induites sur leurs propriétés mécaniques, ce nombre étant encore plus restreint quant à leur durée de vie en fatigue. Ce travail s'intéresse à l'étude des effets des rayons UV sur les propriétés mécaniques des polymères semi-cristallins et en particulier sur les propriétés en fatigue. Le matériau choisi pour cette étude est le polyéthylène basse densité (PEBD). Les éprouvettes ont été exposées à différents taux d'irradiation UV puis leur durée de vie a été mesurée via des essais de fatigue cyclique. Ces derniers ont été réalisés à amplitude de contrainte maximale constante. Les résultats montrent une diminution importante de la durée de vie avec l'augmentation de la dose absorbée. Par le biais du principe d'équivalence temps-température, un facteur de glissement a été introduit permettant la construction de courbes maîtresses intégrant à la fois les effets de la dose absorbée et celles de la fréquence de sollicitation en fatigue. D'autre part, un modèle élasto-plastique a été développé pour décrire le comportement en fatigue du polyéthylène à l'aide de deux composantes d’écrouissage : l'une cinématique, la deuxième étant la résistance entropique définie à partir du modèle hyperélastique macromoléculaire à huit chaînes. Un couplage avec un modèle d'endommagement élastique a ensuite été effectué dans un cadre thermodynamique tel que proposé par Lemaitre et Chaboche pour la fatigue à grand nombre de cycles dans le but de décrire le processus jusqu'à la rupture. Les résultats obtenus indiquent que le modèle développé permet de reproduire de manière satisfaisante le comportement en fatigue observé expérimentalement jusqu'à la rupture que ce soit pour la fatigue endurance ou la fatigue oligocyclique
The polymers are used under different climatic conditions and can be subjected to several types of aging. In particular, exposure to ultraviolet (UV) modifies the chemical structure of the material, and leads to the degradation of their mechanical properties. UV radiation aging is the result of a competitive process of chain scission and post-crosslinking. Although there is abundant literature on the physico-chemical processes induced by UV on polymers, a limited number of studies have focused on the consequences induced on their mechanical properties, this number being even more limited when considering their fatigue life. This work focuses on the effects of UV radiation on the mechanical properties of semi-crystalline polymers and in particular on fatigue properties. The material chosen for this study is low density polyethylene (LDPE). The test pieces were exposed to different levels of UV irradiation and their lifetime was measured via cyclic fatigue tests. These tests were achieved at constant maximum stress amplitude. The results show a significant decrease in the lifespan with the increase of the absorbed dose. Through the principle of time-temperature equivalence, a slip factor has been introduced allowing the construction of master curves integrating both the effects of the absorbed dose and those of the fatigue loading frequency. On the other hand, an elastoplastic model has been developed to describe the fatigue behavior of polyethylene using two work hardening components: the first one is the kinematic hardening, the second being the entropic resistance defined from the macromolecular hyperelastic model, the so-called eight chain model. The model was then completed by integrating elastic damage using a thermodynamic framework as proposed by Lemaitre and Chaboche for fatigue in order to describe the process up to failure. The obtained results indicate that the developed model is able to capture in a satisfactory manner the fatigue behavior observed experimentally up to fracture, whether for high cycle fatigue or low cycle fatigue

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Santiago-Medina, Francisco José. "Tanins condensés pour mousses rigides et nouvelles réactions de réticulations des matériaux polyphénoliques." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0248/document.

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Abstract:

Une alternative aux produits industriels de type phénol ou résorcinol peut être des tanins ou de la lignine. Les deux sont des polyphénols naturels, le tanin est extrait de différentes parties de plantes, tandis que la lignine est habituellement obtenue comme sous-produit dans les industries papetières. Ces deux produits sont la base principale sur laquelle j’ai travaillé pendant le développement de cette thèse. Dans une première partie, une étude de caractérisation et de différenciation entre différents tannins ayant la même origine mais que présentent un comportement différent lorsqu'ils sont utilisés dans la même application dans les mêmes conditions a été effectuée. Cette étude met en évidence la GPC comme technique fondamentale pour la différenciation des tanins de quebracho sulfités. D'autre part, les interactions entre différentes substances avec du tanin et de la lignine ont été étudiées. Comme l’étude de la réaction entre les diamines (telles que l'hexaméthylènediamine) avec du tanin et de la lignine pour obtenir des résines polycondensées. En outre, dans cette section ont été obtenus des polyuréthanes avec au moins 70% de substances naturelles dans leur préparation sans utiliser d'isocyanate dans le procédé. De plus, des aldéhydes dérivés de la lignine, comme la vanilline, ont été utilisés avec le tanin de pin pour la fabrication d'adhésifs dans la préparation de panneaux de particulaires, obtenant des résultats satisfaisants selon les normes européennes et des substances complètement naturelles. Enfin, dans le cadre d'un projet industriel les étapes initiales pour le développement d'une mousse de tanin rigide applicable par projection pour l'isolation thermique des bâtiments ont été réalisées. Lorsqu'un nouveau système de moussage mécanique a été développé pour des mousses de tanin basées sur des mousses de lutte contre incendie à base de tanin ou dans les mousses des opérations d’ouverture du tunnel, ce nouveau système de moussage évite les problèmes de retrait lors de la formation de la mousse
An alternative to industrial phenol or resorcinol industrial products may be tannins or lignin. Both are natural polyphenols, the tannin is extracted from different parts of plants, while lignin is usually obtained as a secondary product in the pulp and paper mill. These two products are the main basis on which I have worked during the development of this thesis. In a first part, a study of characterization and differentiation between different tannins with the same origin and that present a different behavior when used in the same application under the same conditions has been done. Highlighting the GPC as a fundamental technique for the differentiation between sulphited quebracho tannins. On the other hand, the interactions between different substances with tannin and with lignin have been studied. As the study of the reaction between diamines (such as hexamethylenediamine) with tannin and lignin to obtain a polycondensed resins. Also, in this section have been obtained polyurethanes with at least 70% of natural substances in their preparation without using any isocyanate in the process. In addition, aldehydes derived from lignin, such as vanillin, have been used next to pine tannin for the manufacture of adhesives in the preparation of particleboards, obtaining satisfactory results according to European standards and from completely natural substances. Finally, within an industrial project the initial steps have been carried out for the development of a rigid tannin foam applicable by projection for the thermal insulation of buildings. Where a new mechanical foaming system has been developed for tannin foams based in fire-fighting foams or in the foams of the tunneling operations, this new system of foaming avoids the problems of shrinkage during the formation of the foam

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Denay, Anne-Gaëlle. "Mécanismes et tenue mécanique long-terme de mousses polyuréthanes pures et renforcées aux températures cryogéniques." Phd thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00740110.

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Abstract:

Le cadre général de l'étude concerne la tenue en fluage long-terme de mousses polyuréthane utilisées dans la paroi de cuves de méthaniers. Le comportement mécanique en compression monotone, fluage sous faible contrainte et analyse mécanique dynamique (DMA), a donc été caractérisé jusqu'aux températures cryogéniques (-170°C) sur mousses polyuréthanes renforcées ou non par du mat de fibres de verre. Le premier objectif était de caractériser la réponse et les mécanismes activés à basse température. L'endommagement induit par le fort refroidissement des échantillons affecte les tout premiers stades de déformation en compression, variablement selon la taille d'échantillon. Les micrographies et observation tomographiques post-mortem ne mettent pas en évidence d'endommagement flagrant. Une déformation de fluage en partie recouvrable est également observée. Le second objectif était de réfléchir à une méthode de prédiction de la tenue long terme en fluage par équivalence temps-température en DMA. Les différentes transitions rencontrées entre -170°c et la transition vitreuse ont donc été analysées, de même que la représentativité des petits échantillons utilisés dans ce dispositif. L'effet de taille n'as pas d'effet sur la cinétique de fluage, qui peut donc être obtenue dans le dispositif de DMA. Les résultats obtenus en DMA multifréquence n'ont cependant pas permis de construire de courbe maîtresse. Cette approche n'apparaît pas la plus convaincante pour prédire le comportement en fluage sous faible contrainte et à long terme de ces mousses.

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Schiavon, Isabelle. "Suivi de l'endommagement en fatigue d'un composite verre-époxyde unidirectionnel par mesures mécaniques et émission acoustique." Lyon, INSA, 1989. http://www.theses.fr/1989ISAL0022.

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Abstract:

L'objet de ce travail est de suivre l'endommagement d'un matériau composite à fibres de verres unidirectionnelles et matrice époxyde soumis à des sollicitations de type traction ondulée dans un domaine de déformation compris entre 1 % et 1,5 %. La caractérisation et le suivi de l'endommagement sont effectués par la mesure des paramètres mécaniques (raideur, contrainte maximale et énergie relative dissipée) et l'enregistrement de l'émission acoustique. Nous avons réalisé une partie des essais sur une machine de fatigue spécifique conçue au Laboratoire et permettant des mesures mécaniques très fines. Nous avons défini une méthodologie de caractérisation originale applicable à tout moment au cours de la fatigue pour caractériser l'endommagement du matériau. L'étude de l'évolution des paramètres mécaniques et du comptage cumulé d'arches au cours du cyclage fait apparaître trois périodes principales dans la vie du matériau : l'accommodation (durée : un millier de cycles environ), la stabilité (durée : plusieurs dizaines de minier de cycles) et l'endommagement. La caractérisation du matériau par la méthodologie que nous avons défini ainsi qu'une étude complémentaire sur la matrice seule montrent que les mécanismes physiques mis en jeu au cours de la fatigue sont plutôt de type alignement et mise en tension des fibres avec mouvements visqueux importants dans la résine pour la période d'accommodation, et de type ruptures avec décohésions et frottements sers pour la période d'endommagement.

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Raphael, Ilan. "Fatigue-fluage du Polyamide 6,6 renforcé." Thesis, Paris, ENSAM, 2019. http://www.theses.fr/2019ENAM0048.

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Abstract:

Ce travail vise à compléter la description et la compréhension actuelles du comportement en fatigue et des mécanismes d'endommagement des polymères thermoplastiques renforcés de fibres de verre courtes.Après une revue de l'état de l'art, le travail se concentre sur l'évaluation des mécanismes d'endommagement fatigue dans le composite tels qu'observés par micro-tomographie et microscopie.Afin de mieux comprendre les mécanismes d'endommagement de la matrice du composite, des observations supplémentaires sont effectuées sur le polymère et mettent en évidence un scénario complet de l'endommagement intrasphérolitique sous chargement de fatigue.Le calcul de microstructure est utilisé pour compléter cette approche et améliorer la compréhension des mécanismes d'endommagement grâce au calcul de champs mécaniques locaux.En se basant sur les similitudes entre les mécanismes d'endommagement en fatigue et ceux observés en fluage, un modèle d'évaluation de la durée de vie en fatigue basé sur la vitesse de déformation cyclique est proposé.Il s'avère très efficace pour unifier les durée de vie en fatigue du composite dans une large gamme de conditions de chargement, y compris l'effet du rapport de charge R, l'effet de fréquence, l'effet d'orientation des fibres et l'humidité.Le critère proposé est également adapté pour application aux échantillons entaillés et donne des résultats prometteurs
This work aims at completing the existing description and understanding of the fatigue behavior and damage mechanisms of short-glass fibers reinforced thermoplastic polymers.After a state of the art review the work focuses on the evaluation of fatigue and quasi-static damage mechanisms in SFRP as observed by micro-tomography and microscopy.In order to fully address the polymer damage mechanisms additional observations are performed on the neat polymer matrix and evidence a full scenario of intra-spherulitic fatigue damage growth.Microstructure modeling is used to complete the understanding of damage mechanisms accordingly to local mechanical fields.Based on the similarities of fatigue damage mechanisms with those observed for creep loading, a fatigue life assessment model based on the cyclic strain rate is introduced.It proved very effective at unifying the SFRP fatigue behavior over a wide range of loading conditions including R ratio effect, frequency effect, fiber orientation effect and humidity.The proposed criterion is also adapted for application to notched specimens and yielded promising results

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Reynaud, Emmanuelle. "Etude des relations Structure : Propriétés mécaniques de thermoplastiques renforcés par des particules inorganiques nanoscopiques." Lyon, INSA, 2000. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2000ISAL0070/these.pdf.

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Abstract:

Ce travail de thèse s'inscrit dans l'étude des relations entre paramètres morphologiques et propriétés mécaniques de systèmes composites à matrice polymère renforcés par des particules inorganiques submicroniques. La présente démarche s'appuie sur l'analyse de trois familles de polymères chargés, dont la complexité structurale est croissante : le premier système se compose d'une matrice de polyméthyl méthacrylate et de renforts de silice, la seconde famille est issue de l'association de polyamide 6 et de silice, le dernier polymère renforcé a pour constituants le PA6 et la montmorillonite. Dans une première étape, la caractérisation morphologique a permis l'étude de l'influence de la présence de renforts inorganiques sur le polymère environnant (sur les zones amorphes et cristallines), et la différentiation des états de dispersion (et d'orientation dans les cas adéquats) des particules dans la matrice, en fonction de la voie d'élaboration, de la taille des particules élémentaires ou du traitement de surface employé. Puis le rôle de différents paramètres morphologiques (fraction volumique, facteur de forme ou état de dispersion du renfort) sur les propriétés mécaniques (élasticité et déclenchement de la plasticité) de ces systèmes a été analysé et comparé pour les différents systèmes étudiés. Les données expérimentales ont été confrontées à quelques approches de mécanique, afin d'évaluer au mieux les différences morphologiques à la base des effets macroscopiques observés. Finalement, dans les familles à matrice PA6, l'étude a pu être poursuivie jusqu'aux grandes déformations (à température ambiante). L'utilisation de techniques d'investigation complémentaires (diffusion aux petits angles et mesures de variation de volume) a permis de proposer des séquences d'endommagement conduisant à la rupture. Etant donnés les paramètres entrant alors en jeu, les évènements suggérés apparaissent comme propres à chaque système testé
The works aims to correlate some morphological parameters and the mechanical properties in composite systems based on polymer matrix reinforced by submicronic inorganic fillers. The thought process lies on the study of three distinct filled polymer systems, their internal structure being all the more complex. The first system consists of a polymethyl methacrylate matrix filled with silica nanoparticles. The second system has polyamide 6 as a matrix and silica as fillers. The last system results from the clay introduction to polyamide 6/ First a morphological investigation enables to get insight into the filler influence on the surrounding polymer matrix. It also enlightens the various filler dispersion states (and its possible orientation within the sample geometry) with respect to the composite nature (in particular the inorganic particle size or its surface treatment) and its elaboration route. Then the study focuses on the role played by various morphological parameters (filler fraction, aspect ratio and dispersion state) on some mechanical properties, both elastic and plastic (through an investigation around the yield point). The latter properties were analysed on the various studied systems and compared. The experimental data were further confronted to some mechanical approaches, in order to better identify the morphological parameters leading to the observed macroscopic behaviours. Eventually, on the composites based on PA6, a possible sequence of the damage mechanisms occurring with increased elongation at room temperature was proposed, thanks to complementary experimental observations (through scattering and volume changes measurements). Given the involved parameters, each system was found to be characterised by a particular sequence of events

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Mesmacque, Alexandre. "Étude de l'endommagement des polymères en transport pneumatique." Lille 1, 2005. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2005/50376-2005-326.pdf.

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Abstract:

Cette étude a pour objectif d'identifier les paramètres responsables de l'endommagement des polymères en transport pneumatique et de comparer les mécanismes d'endommagement mis en jeu pour différents polymères. Le choix des dispositifs expérimentaux s'est porté sur les deux tests suivants: un test à échelle industrielle, id est une boucle de transport pneumatique, un test à échelle de laboratoire. Les essais sur la boucle de transport pneumatique ont été réalisés suivant deux procédures différentes. . . Les résultats illustrent l'influence des caractéristiques mécaniques des polymères sur les taux d'endommagement obtenus et l'influence des paramètres de transport pneumatique sur la génération de débris. Les essais sur la machine test d'endommagement ont été réalisés sur deux polymères: le polypropylène et le polystyrène. L'étude de l'effet des paramètres opératoires a montré l'influence du phénomène de fatigue sur l'endommagement des granulés mais également l'importance de la rugosité de la paroi impactée. Une analyse qualitative des débris obtenus pour ces deux tests nous permis d'identifier et de séparer les influences des vitesses normales et tangentielles d'impact sur les comportements mis en jeu lors de l'endommagement des granulés plastiques, ainsi que le rôle des caractéristiques mécaniques et morphologiques.

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Cailleau, Pascal. "Effets thermiques et dommage mécanique au cours de la fatigue du polypropylène." Poitiers, 1996. http://www.theses.fr/1996POIT2275.

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Le comportement en fatigue des polymeres est caracterise par un echauffement important, du a la fois a leur mauvaise conductivite thermique et leur fort taux d'amortissement. L'etude porte sur la fatigue du polypropylene (pp) a contrainte imposee, rapport de charge-1, signal sinusoidal, frequence de 1hz. La premiere partie a pour but de presenter un modele thermomecanique original, non restrictif au pp, base sur la determination par analyse d'image de l'energie d'hysteresis dissipee dans le materiau durant les essais de fatigue. Une attention particuliere est portee a la signification d'idees telles que la fatigue thermique ou la fatigue mecanique. Grace a un dispositif experimental de circulation d'eau thermoregulee, des essais quasi-isothermes ont ete menes a differentes temperatures. L'interpretation des resultats permet d'une part, d'etablir une cinetique d'endommagement et d'autre part, de mieux comprendre l'origine physique des phenomenes impliques dans l'endommagement du materiau en relation avec sa microstructure

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Furtwengler, Pierre. "Synthèse et caractérisation de nouveaux synthons et mousses biosourcés, à partir de sorbitol." Thesis, Strasbourg, 2018. http://www.theses.fr/2018STRAE005.

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Abstract:

Dans un contexte de valorisation de molécules issues de la biomasse, de nouvelles architectures moléculaires et polyols ont été développé à partir du sorbitol et divers synthons biosourcés en se basant autant que possible sur les principes de la chimie verte. A partir de réactions d’estérifications contrôlées plusieurs polyols polyesters ont été synthétisés, en l’absence de solvant. Grace à l’utilisation de diols de différentes tailles (C2 à C12) comme monomères, la viscosité et la teneur en fonctions hydroxyles des polyols finaux ont pu être adaptée jusqu’à obtention de propriétés satisfaisantes à l’élaboration de mousses polyuréthanes. Ainsi, des mousses polyuréthanes semi-flexible et des mousses polyisocyanurate rigides ont pu être formulés avec des profils cinétiques de moussage rapide (inférieur à 3 min). Les mousses polyisocyanurates rigides présentent d’excellente propriétés mécaniques et thermiques pouvant pleinement satisfaire à la l’isolation thermique de bâtiment. D’autre part, une voie de transestérification entre le sorbitol et diméthyle carbonate a été étudié afin d’élaborer une nouvelle molécule plateforme bi-fonctionnelle : un bis-cyclocarbonate. A partir de cette molécule plateforme des réactions de polymérisation par ouverture de cycles et d’aminolyses ont été mise en place pour la synthèse de diols, polyéthers réticulés, et de polyuréthanes sans isocyanate (NIPU). Les synthèses de NIPU réalisées à partir de diamines courtes ou longues (issus de dimer d’acide gras) a permis d’étudier les relations existantes entre le choix des monomères et les températures de transitions vitreuses des matériaux polymères résultant
In a context of renewable molecules valorization, new molecular architectures and polyols have been developed from sorbitol and various biobased building-blocks with respect to the green chemistry principles. Several polyesters polyol have been synthesized from controlled esterification reactions in bulk conditions. Thanks to the used of variable size diols (C2 to C12) monomers, polyols final viscosity and hydroxyls values were tuned until the obtaining of suitable properties for polyurethanes foams elaborations. Thus, semi-flexible polyurethane foams and rigid polyisocyanurate foams were formulated with fast foaming kinetic profiles (less than 3 min). Rigids polyisocyanurates foams exhibit excellent mechanical and thermal properties, in great agreement with building insulating application requirement. Otherwise, transesterifications reaction involving sorbitol and dimethyl carbonate were studied in order to develop a new bi-functional chemical platform, a bis-cyclocarbonate. Ring opening polymerization and aminolysis reactions were investigated from this chemical platform to the elaboration of cross-linked polyether and non-isocyanate polyurethanes (NIPU). NIPU syntheses were performed with short and long diamines in order to study the relationships between monomers choice and the resulting polymer material temperature of glass transition

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Seignobos, Elodie. "Compréhension des mécanismes physiques de fatigue dans le polyamide vierge et renforcé de fibres de verre." Lyon, INSA, 2009. http://www.theses.fr/2009ISAL0090.

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Les polyamides renforcés de fibres de verre sont utilisés dans l’automobile pour leur légèreté vis-à-vis du métal à rigidités équivalentes. Pour évaluer leur durabilité à différentes températures nous avons construit des courbes de Wöhler. Nous proposons un critère d’endommagement basé sur la déformation élastique et proposons ainsi de normaliser les courbes de Wöhler par le module initial du matériau à sa température de fonctionnement. La courbe maîtresse obtenue permet de prédire la durabilité en fatigue du matériau pour une large gamme de contraintes et températures. Nous proposons un scénario d’endommagement en fatigue en trois étapes. Pendant une brève étape le matériau s’échauffe et l’endommagement est négligeable. La seconde étape est caractérisée par une température du matériau constante et une évolution linéaire de la raideur apparente (appelée module dynamique en fatigue) et de la déformation en fonction du logarithme du nombre de cycles. Au cours de la troisième étape la rigidité chute brutalement jusqu’à rupture. Nous montrons que la durée de vie est contrôlée par la durée de la seconde étape au cours de laquelle le module du matériau décroît linéairement avec le logarithme du temps. Nous avons réalisé des caractérisations par microscopie électronique et par diffusion des rayons X et diffusion de neutrons pour étudier l’endommagement depuis l’échelle nanométrique jusqu’à l’échelle micronique de la microstructure semicristalline du polyamide renforcé de fibres de verre et de la matrice polyamide en tant que référence. Ces caractérisations nous permettent d’expliciter les mécanismes liés à la seconde étape d’endommagement. Nous mettons en évidence la nucléation de domaines de faible densité dans la matrice polyamide à une échelle nanométrique, et l’augmentation du nombre et de la taille de ces domaines jusqu’à la formation de craquelures. La distribution de taille, la densité et le facteur de forme de ces cavités ont été quantifiés. Nous proposons enfin un modèle physique de nucléation des cavités basé sur l’existence d’une distribution d’intensités des déformations locales. L’énergie d’activation du processus de nucléation des cavités a été déterminée. Ce modèle permet d’expliquer l’évolution logarithmique des propriétés macroscopiques du polyamide vierge et renforcé au cours de la fatigue. Les résultats de cette thèse ouvrent la voie vers une meilleure prédiction de la durée de vie en fatigue d’une part, et vers une augmentation de la durée de vie du matériau grâce à des formulations innovantes de la matrice d’autre part
Glass fiber reinforced polyamides are used in the automotive field thanks to their ligth weight in comparison to metals for the same rigidity. In order to study its durability, this material was tested in fatigue at different temperatures and stress vs fatigue lifetime curves (also called Wöhler curves) were drawn. We proposed a damage criterion based on the strain and therefore we normalized the Wöhler curves by the initial elastic modulus at the functionning temperature of the material. The master curve obtained enabled to predict the fatigue lifetime for a wide range of stresses and temperatures. Our study show that fatigue damage evolves in 3 phases. During the first step the material’s temperature increases and the damage is negligible. The second step is characterized by a stable temperature and a linear evolution of the apparent stiffness (called dynamic modulus in fatigue) and of the strain with the logarithm of the number of cycles. The sharp drop of stiffness during the third step is followed by the breaking of the composite. We show that lifetime is controlled by the duration of the second phase where t the material’s modulus decreases linearly with the logarithm of the time. Characterizations by X ray scattering, neutron scattering and electronic microscopy enabled us to study the fatigue damage from the nanometric scale to the micronic scale of the semi-crystalline structure of the reinforced polyamide and of the neat polyamide as a reference. The damage during the second step can be explained. We show that the drop of properties is due to low density domains nucleation in polymeric matrix at the nanometric scale, and to the increase of the number and of the size of these domains until the micronic scale. The size distribution, density and form factor of the domains have been quantified. We proposed a physical model for the nucleation of the domains based on the concept of heterogeneities of local strains. The activation energy has been estimated. This model is able to account for the logarithmic evolution of the macroscopic properties of reinforced and neat polyamide in fatigue. The results of this thesis opens the way to a better lifetime prediction in fatigue in one hand, and to an increase of the lifetime thanks to innovative formulations of polymer matrix in another hand

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Garsot, Nikolaz. "Modélisation numérique du comportement mécanique des composites mousse métallique-polymère." Troyes, 2009. http://www.theses.fr/2009TROY0008.

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Abstract:

Les mousses métalliques possèdent des propriétés physiques particulièrement intéressantes leur conférant un fort potentiel industriel. Ces propriétés peuvent encore être améliorées en combinant les mousses à d'autres matériaux. Ce travail poursuit la recherche déjà engagée depuis plusieurs années sur le développement des composites à base mousses métalliques et de polymères. L'analyse des précédents travaux a montré la nécessité de compléter les données relatives aux propriétés mécaniques et structurales des composites. Les résultats de cette étude mettent en évidence une forte interdépendance entre les propriétés physiques des composites, la fraction volumique, la nature et la morphologie des éléments constitutifs. La modélisation du comportement mécanique des composites doit donc permettre de prendre en compte ces interactions. Pour ce faire, une méthode d'homogénéisation a été adoptée utilisant des modèles élasto-(visco)plastique à écrouissage non-linéaire couplé à l'endommagement ductile isotrope utilisant le formalisme des grandes déformations. Après implémentation dans le code ABAQUS, cette méthode a été testé des cas de chargement complexes. Les résultats de ces tests montrent une bonne concordance avec les essais expérimentaux. Ainsi les réponses macroscopiques, les lieux d'initiation et de propagation de l'endommagement sont correctement prévus. Ces résultats prometteurs permettent d'envisager une extension de la méthode à des cas de chargements incluant par exemple des effets thermiques et cycliques
Metal foams have interesting properties for industrial purposes. Still, combining these foams with other materials can greater improve their properties. This work takes part in the development of composites consisted of metal foams and polymers. Its aim is to complete their mechanical and structural characterization which already begun several years ago. The results of this study highlight a strong relationship between the mechanical properties of the composites, the volume fraction, the nature and the morphology of constitutive materials. A model was developed to predict the mechanical behavior of the composites taking into account these interactions. A homogenization method was adopted using elasto-viscoplasticity models with non linear hardening coupled with isotropic ductile damage in the finite deformation framework. After the implementation in ABAQUS via user subroutine, this method was tested in two kinds of compression tests. Good agreements with experimental results were obtained: the macroscopic response, the damage initiation and propagation were correctly predicted. These are very promising for the applications to more complex loading cases by adding thermal and cyclic effects into the model

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Ceglia, Gaétane. "Élaboration et caractérisation de matériaux polymères poreux modèles à base d’émulsions contrôlées." Thesis, Bordeaux 1, 2011. http://www.theses.fr/2011BOR14462/document.

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Abstract:

Des mousses de polymères modèles sont élaborées à partir d’émulsions afin d’en étudier les propriétés. De telles mousses sont intéressantes dans des applications variées d’amortisseurs (sécurité passive), de filtres ou d’isolation. Les objectifs de cette étude sont de comprendre l’origine des propriétés mécaniques des mousses et d’identifier les paramètres structuraux les plus pertinents. Pour cela, la première étape consiste en la fabrication de mousses de morphologies contrôlées à partir d’émulsions monodisperses très concentrées. Par polymérisation de la phase continue des émulsions, des mousses solides modèles à taille de cellules contrôlées et de porosité ouverte sont obtenues. Ensuite la structure de ces matériaux poreux est analysée et comparée à celle des émulsions initiales. Enfin, ces mousses sont caractérisées mécaniquement en compression. Nous présentons les résultats obtenus en variant de manière contrôlée la taille des pores et leur fraction volumique et les confrontons aux modèles existants
Polymer foams are cellular materials commonly used for safety applications in many industrial sectors (aeronautic, passive safety, gears…). To even improve their performances, the link between their structural parameters (cell sizes, density...) and their mechanical behaviour should be better understood and modelled. A way of producing such foams is to polymerize the continuous phase of highly concentrated emulsions. The advantage of such an emulsion-based strategy is that it becomes possible to take advantage of the good control over emulsion parameters (drop size, dispersed phase volume fraction, continuous phase composition) to elaborate model foams with cells and pores having narrow size distributions. The production of model foams makes it possible to determine independently the influence of each parameter on the compression modulus and to compare the results with existing models

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Goupillaud, Isabelle. "Comparaison des endommagements matriciels par fatigue mécanique et par cyclage thermique de composites structuraux : caractérisation et modélisation." Poitiers, 1998. http://www.theses.fr/1998POIT2332.

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L'etude proposee a pour vocation une meilleure comprehension du comportement endommageable de stratifies composites a fibres longues de carbone et a matrice organique sous cyclage thermique. Deux approches, experimentale et analytique, sont utilisees, s'appuyant sur les connaissances deja acquises en fatigue mecanique. Des stratifies croises, sollicites en fatigue mecanique et en cyclage thermique, ont montre des similitudes de comportement de la fissuration matricielle. Ces analogies ont permis d'identifier une analyse du type diffusion du cisaillement ou shear lag en cyclage thermique, prealablement validee pour la seule sollicitation de fatigue mecanique. Bien que les cinetiques beaucoup plus rapides en cyclage thermique ne puissent etre correctement estimees par le modele identifie en fatigue mecanique, les previsions concernant l'amorcage et les valeurs de densite a saturation sont en tres bon accord avec les resultats experimentaux.

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Berrehili, Abdelmoutalib. "Comportement cyclique et tenue en fatigue sous chargement multiaxial d'un polyéthylène : expériences et critère d'endurance." Phd thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aéronautique, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00517401.

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Abstract:

Le comportement en fatigue multiaxiale des polymères semi-cristallins non-renforcés est un sujet relativement peu abordé, en particulier du point de vue de la fatigue à grand nombre de cycles et de la formulation de critères d'endurance. Cette étude sur le polyéthylène haute densité avait deux objectifs : (i) caractériser la tenue en fatigue multiaxiale et formuler un critère d'endurance et (ii) comprendre les facteurs d'influence du comportement cyclé pour tenter d'identifier le(s) grandeur(s) critique(s) ou cumul(s) de grandeur(s) qui amènent à la fin de vie de l'éprouvette. Des essais de fatigue multiaxiaux (traction, torsion, compression) ont été réalisés sur des éprouvettes tubulaires minces en PEHD, avec une fréquence constante, une forme d'onde triangulaire et différents rapports de charge R (0, -1 et -\infty). L'auto-échauffement de l'éprouvette a été réduit au minimum par la conception d'une enceinte thermique et les résultats ont été interprétés dans un cadre d'hypothèse isotherme pour la construction du critère. Un critère de fin de vie a été défini préalablement puisque la fin de vie de l'éprouvette intervient par une localisation macroscopique de la déformation. Il est basé sur la détection du début de l'adoucissement observé sur la cinétique de la déformation maximale. Ce critère est applicable à l'ensemble des conditions de sollicitation explorées, c'est-à-dire pour les trois trajets de chargement et les deux rapports de charge. Sur la base de ce critère de fin de vie, des courbes S-N ont pu être construites et un critère de fatigue a été proposé pour décrire le comportement en fatigue multiaxiale. Ce critère est construit en combinant les valeurs moyennes et maximales du deuxième invariant de la partie déviatorique du tenseur des contraintes. Il a été confronté à d'autres critères usuels, en contraintes principales notamment. Le critère proposé semble garder sa pertinence en l'appliquant sur un autre thermoplastique (Polypropylène), mais sa validité doit être confortée pour d'autres situations de chargement (essais combinés, rapports de charge plus élevés, autre gamme de fréquence, autres formes d'ondes...). Quelques aspects généraux ont été finalement discutés quant à la façon de caractériser la tenue en fatigue de ces matériaux : choix de la fréquence, analyse en vitesse de chargement, opportunité des méthodes accélérées d'auto-échauffement. Dans ce domaine de sollicitations, le second objectif était d'analyser les contributions viscoélastique, viscoplastique, d'endommagement sur l'évolution de la réponse cyclique conduisant à la fin de vie. Pour cela, les évolutions de température, de déformations, de forme des boucles d'hystérésis ont d'abord été examinées dans un cadre large (sollicitations multiaxiales, gamme de fréquences et de rapports de charge, conditions d'échanges thermiques). La dépendance en vitesse et les recouvrances menées après différents nombres de cycles indiquent qu'une part importante de la déformation générée au cours du cyclage est recouvrable, et font apparaître une contribution croissante mais mineure de la plasticité et/ou de l'endommagement au cours du cyclage. En conséquence, deux effets liés à la viscoélasticité ont été étudiés : le rôle du fluage sous l'effet de la contrainte moyenne et l'influence de l'histoire du chargement. Dans les conditions choisies, le cyclage a un effet accélérateur sur la déformation par rapport au fluage sous la même contrainte moyenne, mais l'histoire du chargement ne semble pas modifier notablement les mécanismes et en particulier la part de déformation plastique.

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Julien, Jean Mario. "Développement de polymères et composites alvéolaires bio-sourcés à base de poly(acide lactique)." Phd thesis, Lille 1, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00726158.

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Abstract:

L'utilisation de polymères issus de ressources renouvelables et la substitution de pièces massives par des produits alvéolaires constituent des approches intéressantes dans le contexte actuel de développement durable. Cette thèse porte donc sur le développement de polymères et composites alvéolaires bio-sourcés à base d'acide polylactique (PLA) et de fibres de cellulose obtenus par extrusion moussage en présence d'un agent d'expansion chimique endothermique (CFA). Les conditions d'extrusion moussage du PLA ont été optimisées selon des critères de réduction de densité. Un jeu optimal de paramètres en extrusion mono-vis (profil de température, vitesse de vis, conditions de refroidissement) a permis d'atteindre une fraction de vide de 47 % avec un taux de cellules ouvertes entre 10 et 26 %. Les paramètres matériaux (grade de PLA, nature et taux de CFA) montrent un effet notable sur la fraction de vide, la taille et la densité de cellules ainsi que sur les propriétés mécaniques. Une modification du PLA par irradiation g (à différentes doses et taux d'agent de réticulation TAIC) ou par incorporation d'un allongeur de chaine époxydé à des taux variables n'a pas permis d'augmenter la fraction de vide (44 % maximum) mais présente un effet significatif sur la taille des cellules (-39 %), la densité cellulaire (+60 %) et les propriétés mécaniques. L'incorporation de fibres de cellulose à différents taux et facteurs de forme (fibres courtes et microfibres) n'a pas amélioré la fraction de vide (10-25 %) mais a un effet sur la taille des cellules (-48 %) et le taux de cellules ouvertes (26-38 %). Le traitement des fibres par un aminosilane n'a pas induit de modification de propriétés.

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Sardelli, Francesco. "Aspects de la gravitation quantique à boucles : la représentation polymère, la jauge temporelle et lien entre approches covariante et canonique." Thesis, Tours, 2011. http://www.theses.fr/2011TOUR4050/document.

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Dans cette thèse, nous avons étudié quelques aspects fondamentaux de la gravitation quantique à boucles (Loop Quantum Gravity ou LQG). Tout d'abord, nous avons discuté le choix de la représentation polymère dans ce programme de quantification de la relativité générale. Pour cela, nous avons considéré la corde bosonique comme modèle-jouet sur lequel on peut tester les méthodes de quantification de la LQG. Dans cette optique, nous avons introduit et étudié une formulation originale de la corde bosonique, dite corde algébrique. Ensuite, nous nous sommes intéressé au problème important du choix de la jauge temporelle en LQG. Ce choix permet de passer d'un groupe de jauge non-compact (le groupe de Lorentz) à un groupe de jauge compact (le groupe des rotations) et ainsi d'obtenir un spectre discret des opérateurs de géométrie. Nous avons montré qu'il est possible de ne pas faire le choix de la jauge temporelle, de pouvoir quantifier malgré tout la théorie et de retrouver un spectre discret des opérateurs de géométrie même avec un groupe de jauge non-compact. Enfin, nous nous sommes attaché à comprendre le lien entre les approches canonique et covariante afin de tester la validité du nouveau modèle de mousse de spins introduit par Engle, Peireira, Rovelli et Livine (EPRL)
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Rattanapan, Suwat. "Preparation and Properties of Bio-Based Polyurethane Foam Prepared from Modified Natural Rubber and Poly(ε-caprolactone)." Thesis, Le Mans, 2016. http://www.theses.fr/2016LEMA1036/document.

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Abstract:

L’objectif de ces travaux de recherche était de synthétiser de mousses polyuréthane (PUF) bio-basées à partir d’oligomères hydroxytéléchéliques issus du caoutchouc naturel (HTNR) ou à partir de poudrettes de pneus usagés (HTWT) et du diol de la polycaprolactone (PCL) comme segments soft. Les paramètres étudiés ont été le type de polyol et le rapport molaire entre HTNR/PCL et HTWT/PCL. La masse molaire de HTNR, HTWT et PCL étaient respectivement 1,800, 1400 et 2000 g/mol. L’effet du rapport molaire HTNR/PCL et HTWT/PCL (1/0, 1/0/5/, 1/1, et 0.5/1) sur la vitesse de formation des mousses et sur les propriétés chimiques et physiques a été étudié. Les structures chimiques de HTNR, HTWT et PUF ont été confirmées par FTIR et 1H-RMN. Le diol de la PCL était le plus réactif donc augmentant le contenu de PCL-diol la vitesse de formation des mousses a augmenté. La densité des mousses a changé légèrement avec le rapport molaire cependant la résistance à la traction reste dans la même gamme. Le diamètre moyen des cellules a augmenté en fonction du contenu de PCL-diol et la tendance inverse a été observée pour l’allongement à la rupture et la résistance à la compression. L’observation au microscope électronique à balayage (MEB) a montré que les mousses basées sur les HTNR étaient alvéolées et fermées. La biodégradabilité a été évaluée selon le test de Sturm. Polyéthylène à baisse densité et benzoate de sodium ont été utilisés respectivement comme témoins négatif et positif. Les mousses ont montré une période d’induction de 33 jours dans lequel le pourcentage de dégradation était ~ 7-10%. La biodégradation de PUF contenant seulement HTNR a été 8.4% après 28 jours et 31.89% après 60 jours ; les PUF contenants 1/0.5 HTNR/PCL ont montré un pourcentage supérieure : 11.31% après 28 jours et 45.6% après 60 jours. Le rapport molaire HTWT/PCL a influencé beaucoup la vitesse de formation des mousses et leur morphologie. Cellules fermées de forme polyédrique ont été observé par microscopie électronique à balayage. Les résultats de l’analyse thermogravimétrique ont montré que l’addition du diol de la PCL a augmenté la température de dégradation. Il a été observé qu’une basse vitesse de réaction génère des mousses à haute densité, petit diamètre de cellule et haute distribution des diamètres. La biodégradation des PUF contenant seulement HTWT a été 31.2% après 28 jours et 51.3% après 60 jours, tandis que les PUF contenant 1/0.5 HTWT/PCL ont montré une dégradation plus élevée : 39.1% après 28 jours et 64.3% après 60 jours. La vitesse de formation des mousses basées sur les HTWT était supérieure à celle des mousses basées sur les HTNR. Toutes les mousses basées sur les HTWT ont une densité supérieure et une taille de cellule inférieure à celles basées sur HTNR. La structure des cellules des mousses basées sur les HTNR ou HTWT était différente cependant toutes les mousses ont montré des cellules quasi complètement fermées. Les mousses basées sur les HTWT ont montré des propriétés thermiques et de biodégradation meilleures par rapport aux mousses basées sur les HTNR
The aim of this research was to prepare a bio-based polyurethane foam (PUF) containing hydroxyl telechelic oligomers from natural rubber (HTNR) and waste tire crumbs (HTWT) and polycaprolactone diol (PCL) as soft segments. The studied parameters included type of polyols and molar ratio between HTNR/PCL and HTWT/PCL. The molecular weight of HTNR and HTWT derived from 1H-NMR spectra were 1,800 and 1,400 g/mol, respectively. The molecular weight of PCL diol was 2000 g/mol. The effect of HTNR/PCL and HTWT/PCL molar ratio (1/0, 1/0.5, 1/1 and 0.5/1) on the foam formation rate and physical and chemical properties of the resulting PUF was investigated. The chemical structure of HTNR, HTWT and PUF were confirmed by FTIR and 1H-NMR. PCL diol provided faster reaction, thus higher PCL diol content showed higher foam formation rate. The foam density slightly changed with the molar ratio whereas the specific tensile strength of all samples was in the same range. The average diameter of cell increased with increasing contents of PCL diol. The addition of PCL diol resulted in reduced elongation at break and compressive strength. The cellular structure observed by SEM micrographs of HTNR based foams showed an almost closed cell. The biodegradability was assessed according to a modified Sturm test. Low density polyethylene and sodium benzoate were used as a negative and positive control sample, respectively. PUF samples showed an induction time of 33 days in which the percentage of biodegradation was  7-11%. The biodegradation of PUF containing only HTNR was 8.4% and 31.89% at 28 days and 60 days of testing respectively whereas the PUF containing 1/0.5 HTNR/PCL (by mole) showed a higher biodegradation: 11.31% and 45.6% at 28 days and 60 days of testing respectively. The molar ratio of HTWT/PCL strongly affected the kinetic rate of foam formation and foam morphology. According to SEM micrographs, polyhedral closed cells were observed. The addition of the PCL diol increased the thermal degradation temperature of the PUF based on TGA results. A low kinetic rate provided PUF with a high density, small cell size and a broad cell size distribution. The biodegradation of PUF containing only HTWT was 31.2% and 51.3% at 28 days and 60 days of testing respectively whereas the PUF containing 1/0.5 HTWT/PCL diols (by mole) showed a higher biodegradation: 39.1% and 64.3% at 28 days and 60 days of testing respectively. The foam formation rate of HTWT based PUF was higher than the one of HTNR based PUF. All HTWT based PUF have a higher density than HTNR based PUF. The HTWT based PUF had an inferior cell size in comparison to HTNR based PUF. The cellular structure of HTNR based and HTWT based PUF were different, but all PUFs showed almost closed cells. The HTWT based PUF had a higher thermal degradation temperature and biodegradation properties than foams from HTNR
วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้ เพื่อทำการเตรียมโฟมพอลิยูรีเทนชีวภาพ (PUF) จากยางธรรมชาติดัดแปรที่มีหมู่ปลายไฮดรอกซิล (HTNR) ยางคลัมบ์ดัดแปรที่มีหมู่ปลาย ไฮดรอกซิล (HTWT) และพอลิคาโปรแลคโทน (PCL) ศึกษาผลของชนิดพอลิออล และสัดส่วนโดยโมลระหว่าง HTNR/PCL และ HTWT/PCL ที่สัดส่วน 1/0, 1/0.5, 1/1 และ 0.5/1 โดยโมล นํ้าหนักโมเลกุลของ HTNR, HTWT และ PCL ที่ใช้สำหรับงานวิจัยนี้ คำนวณจาก 1H-NMR คือ 1,800, 1,400 และ 2,000 g/mol ตามลำดับ ลักษณะโครงสร้างทางเคมีของ HTNR, HTWT และPUF สามารถวิเคราะห์และยืนยันด้วยเทคนิค FTIR และ 1H-NMR รวมถึงทำการวัดอัตราการก่อโฟม (Foam formation rate) ทดสอบสมบัติทางกายภาพ ทางเคมี และสมบัติการย่อยสลายทางชีวภาพ พบว่าในกรณีของโฟมพอลิยูรีเทนจาก HTNR/PCL เมื่อใช้ PCL ในปริมาณที่มากขึ้นจะส่งผลให้อัตราการก่อโฟมเร็วขึ้น และขนาดของเซลโฟมมีขนาดใหญ่ขึ้นด้วย ในขณะที่ค่าความหนาแน่น และความต้านทานต่อแรงดึงจำเพาะมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย การเติม PCL ในส่วนผสมของโฟมยังส่งผลให้ความสามารถในการยืด ณ จุดขาด และความทนทานต่อการกดมีค่าลดลง การคืนตัวหลังการกดของโฟม PUF2 (สัดส่วนระหว่าง HTNR/PCL = 1/0.5) จะให้ค่าตํ่าที่สุดคือ 40% ลักษณะของโฟมที่ได้จากการทดลองนี้โดยส่วนใหญ่จะเป็นแบบเซลปิด ความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพของโฟม ทดสอบโดยใช้วิธี Sturm Test มี LDPE เป็นตัวเปรียบเทียบเชิงลบ และใช้ Sodium benzoate เป็นตัวเปรียบเทียบเชิงบวก พบว่าโฟมเริ่มมีการย่อยสายเกิดขึ้นอย่างเห็นได้ชัดที่เวลา 33 วัน มีเปอร์เซ็นต์การย่อยสลายในช่วง 7-11 เปอร์เซ็นต์ เปอร์เซ็นต์การย่อยสลายของโฟมจาก HTNR (PUF1) อยู่ที่ระดับ 8.4 และ 31.89 เปอร์เซ็นต์ และเปอร์เซ็นต์การย่อยสลายของโฟมจาก HTNR/PCL (1/0.5) อยู่ที่ระดับ 11.31 และ 45.6 เปอร์เซ็นต์ ที่เวลาในการทดสอบ 28 และ 60 วัน ตามลำดับ กรณีของโฟมพอลิยูรีเทนจาก HTWT/PCL เมื่อใช้ PCL ในปริมาณที่มากขึ้นจะส่งผลให้ค่าความหนาแน่นสูงขึ้น ขนาดของเซลโฟมลดลงมีการกระจายของเซลในวงกว้างไม่สมํ่าเสมอ เปอร์เซ็นต์การย่อยสลายทางชีวภาพของโฟมจาก HTWT (PUF5) อยู่ที่ระดับ 31.2 และ 51.3 เปอร์เซ็นต์ และเปอร์เซ็นต์การย่อยสลายของโฟมจาก HTWT/PCL (1/0.5) อยู่ที่ระดับ 39.1 และ 64.3 เปอร์เซ็นต์ ที่เวลาในการทดสอบ 28 และ 60 วัน ตามลำดับ เมื่อทำการเปรียบเทียบโฟมที่ได้จากการเตรียมโดยใช้พอลิออลหลักเป็น HTNR และ HTWT พบว่าโฟมจากพอลิออลหลัก HTWT ให้อัตราการก่อตัวของโฟมเร็วกว่า ขนาดของเซลโฟมเล็กกว่า ความหนาแน่น ความต้านทานต่อความร้อน และเปอร์เซ็นต์การย่อยสลายทางชีวภาพสูงกว่า เมื่อเทียบกับโฟมจากพอลิออลหลัก HTNR

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Dissertations / Theses on the topic 'Fatigue des mousses polymères'

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