Comportement à l'impact des composites fibres de verre/Epoxy modifié copolymère à bloc.

Epoxy resins are widely used in the design of fibre composite materials. This increasing use finds its reason in the fact that these materials have excellent mechanical and thermal properties. Playing on its chemical composition and curing speed, it’s possible to vary the mechanical properties from the extreme flexibility to high rigidity. However, the inherent toughness of a highly crosslinked epoxy is relatively low. It therefore seems desirable for high impact resistance applications, to improve the toughness, without affecting the other usual properties of this polymer. Recent studies have shown a significant improvement in impact resistance of epoxy in the presence of block copolymers. Our work aims to investigate the effect of triblock copolymer-based acrylate (Nanostrength) on the impact resistance of glass / epoxy composite. An experimental device, called "drop tower" is used to perform impact tests on composites with or without Nanostrength. Dynamic mechanical analyses (DMA) were conducted, first to characterize the effect of addition of Nanostrength on the thermomechanical properties, but also to establish a correlation between thermomechanical properties and impact resistance. Different observation tools, such as optical observation, scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM) were used to visualize the material damages. Adding Nanostrength in epoxy leads to the improvement of impact resistance of the composite material. A slight decrease in the storage modulus and glass transition temperature have been observed. Microscopic observations shown that the different failure modes of the composite are mainly delamination, fibres breakage and matrix cracking. It was also observed that the presence of Nanostrength role as cracks deflect

Dynamic Mechanical Properties of PMMA/Organoclay Nanocomposite: Experiments and Modeling

Similarly to unfilled polymers, the dynamic mechanical properties of polymer/organoclay nanocomposites are sensitive to frequency and temperature, as well as to clay concentration

Comportement à l'impact des composites fibres de verre/Epoxy modifiée copolymères à blocs

Les résines Epoxy sont très utilisées dans la conception des matériaux composites à fibres longues. Cette utilisation croissante trouve sa raison dans le fait que ce matériau possède d’excellentes propriétés mécaniques et thermiques. En jouant sur sa composition chimique et la vitesse de cuisson, il est possible de faire varier ses propriétés mécaniques, de l’extrême flexibilité à une rigidité très élevée. Cependant la ténacité inhérente d’un Epoxy fortement réticulé est relativement faible. Il semble donc désirable, pour des applications de tenue aux chocs, d’améliorer la ténacité, sans pourtant affecter les autres propriétés usuelles de ce polymère. Des études récentes ont montré une amélioration significative de résistance à l’impact de l’époxy en présence des copolymères à blocs. Notre travail vise précisément à étudier l'effet du copolymère tribloc à base d’acrylate (Nanostrength) sur la résistance aux chocs du composite verre / époxy. Un dispositif expérimental, dénommé « tour de chute » est utilisé pour effectuer des tests d'impact sur les composites avec et sans Nanostrengths. Des analyses dynamiques mécaniques (DMA) ont été menées pour, non seulement caractériser l'effet de l’ajout de Nanostrength sur les propriétés thermomécaniques, mais également pour établir une corrélation entre propriétés thermomécaniques et résistance à l’impact. Différents outils d'observation, tels que l'observation optique, la microscopie électronique à balayage (MEB) et la microscopie à force atomique (AFM) ont été utilisés pour visualiser l’endommagement du matériau. L’ajout de Nanostrength dans l'époxy conduit à une amélioration de la résistance au choc du matériau composite. Une diminution du module de conservation et de la température de transition vitreuse ont également été observées. Les observations au microscope attestent que les différents modes de ruine du composite sont essentiellement du délaminage, la rupture des fibres et de la fissuration de matrice. Il a été aussi observé que la présence de Nanostrength a pour rôle de dévier les fissures

Preparation, characterization, and investigation of the mechanical behavior of polymers-clays nanocomposites

Les nanocomposites polymères/argiles sont une nouvelle classe de matériaux constituée d'une phase organique (polymère) et d'une phase inorganique (argile). Comparés aux polymères et aux composites conventionnels, ces matériaux présentent des propriétés nettement améliorées et ceci à des concentrations en nanocharge très faibles (entre 1 et 5%). Cette amélioration des propriétés concerne aussi bien les propriétés thermiques (stabilité thermique, température de transition vitreuse, tenue au feu), de barrières, que les propriétés mécaniques dans certains cas (module d'Young, contrainte d'écoulement). L'amélioration des propriétés est liée à la bonne dispersion des nano-plaquettes d'argile dans la matrice polymère et au type de morphologie obtenu après mélange (intercalée ou exfoliée). Ce travail de thèse a pour but d'établir une corrélation entre nanostructure et propriétés thermomécaniques des nanocomposites. Pour ce faire nous avons tout d'abord élaboré des nanocomposites à base de poly (méthacrylate de méthyle) (PMMA) et d'argile organophile (cloisites 20A (C20A) et 30B (C30B)) en utilisant la technique de mélange à l'état fondu. La seconde partie de notre étude a consisté à caractériser (état de dispersion et propriétés thermomécaniques) les deux nanocomposites obtenus. Enfin dans la troisième partie de notre travail, nous avons proposé des modèles micromécaniques pour décrire la contrainte d'écoulement et le module d'Young en prenant en compte les effets de la vitesse de déformation, de la température, et de la concentration en nanocharge. Les résultats de caractérisation de la dispersion et de la morphologie par microscopie électronique en transmission (MET) et par diffraction des rayons X (DRX) ont montré une bonne dispersion des deux cloisites dans la matrice PMMA, le système PMMA/C30B présentant une morphologie exfoliée. Le système PMMA/C20A présente une structure exfoliée à faible concentration (entre 1 et 2%), et intercalée au delà. En ce qui concerne les propriétés thermomécaniques, nous observons une augmentation du module d'Young et de la contrainte d'écoulement avec la concentration en nanocharge pour les deux nanostructures. Nous notons également une augmentation de la température de transition vitreuse et une amélioration de la stabilité thermique du PMMA en présence des cloisites. Les modèles micromécaniques utilisés prédisent correctement la contrainte d'écoulement et le module d'Young.Polymers clay nanocomposites are a news class of materials composed by an organic phase (polymer) and an inorganic phase (clay). These materials could have unique properties, compared to pure polymers, or conventional composites, and that just for a few amount of clay (between 1 and 5wt %). This performance improvements concerns high thermal stability, high heat distortion, excellent barriers properties against gas and water, high Young s modulus and yield stress. The enhancement in properties is due to a good dispersion of the organoclay in the polymer matrix and the final nanostructure of the material (intercalated, or exfoliated). This work aims to establish a correlation between the nanostructure and thermo mechanical properties of nanocomposites. To do this, we first prepared poly (methyl methacrylate) (PMMA) based organoclay (C30B, C20A) nanocomposites, using the melt intercalation technique. The second part of our study was to characterize (state of dispersion, morphology and thermo mechanical properties) the two nanocomposites obtained. In the third part of our work, we propose some micromechanical models to describe the yield stress and Young s modulus, by taking to account of temperature, strain rate, and organoclay concentration effects.Transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD) showed a good dispersion of both C30B and C20A in the PMMA matrix. The nanocomposite PMMA/C30B presents an exfoliated morphology, and the nanocomposite PMMA/C20A an exfoliated structure at low concentration (1wt %, 2wt %), and an intercalated morphology beyond 2wt%. Regarding the thermo mechanical properties, we observed an increase of both Young s modulus and yield stress with increasing organoclay concentration for the two nanocomposites. We also note an increase of the glass transition temperature, and an improved thermal stability of nanocomposites compared to that of the pure PMMA. The micromechanical models used, correctly predict the yield stress and Young s modulus

Preparation, characterization, and investigation of the mechanical behavior of polymers-clays nanocomposites

Les nanocomposites polymères/argiles sont une nouvelle classe de matériaux constituée d'une phase organique (polymère) et d'une phase inorganique (argile). Comparés aux polymères et aux composites conventionnels, ces matériaux présentent des propriétés nePolymers clay nanocomposites are a news class of materials composed by an organic phase (polymer) and an inorganic phase (clay). These materials could have unique properties, compared to pure polymers, or conventional composites, and that just for a few

Élaboration, caractérisation et étude du comportement mécanique des nanocomposites polymères-argiles

Les nanocomposites polymères/argiles sont une nouvelle classe de matériaux constituée d une phase organique (polymère) et d une phase inorganique (argile). Comparés aux polymères et aux composites conventionnels, ces matériaux présentent des propriétés nettement améliorées et ceci à des concentrations en nanocharge très faibles (entre 1 et 5%). Cette amélioration des propriétés concerne aussi bien les propriétés thermiques (stabilité thermique, température de transition vitreuse, tenue au feu), de barrières, que les propriétés mécaniques dans certains cas (module d Young, contrainte d écoulement). L amélioration des propriétés est liée à la bonne dispersion des nano-plaquettes d argile dans la matrice polymère et au type de morphologie obtenu après mélange (intercalée ou exfoliée). Ce travail de thèse a pour but d établir une corrélation entre nanostructure et propriétés thermomécaniques des nanocomposites. Pour ce faire nous avons tout d abord élaboré des nanocomposites à base de poly (méthacrylate de méthyle) (PMMA) et d argile organophile (cloisites 20A (C20A) et 30B (C30B)) en utilisant la technique de mélange à l état fondu. La seconde partie de notre étude a consisté à caractériser (état de dispersion et propriétés thermomécaniques) les deux nanocomposites obtenus. Enfin dans la troisième partie de notre travail, nous avons proposé des modèles micromécaniques pour décrire la contrainte d écoulement et le module d Young en prenant en compte les effets de la vitesse de déformation, de la température, et de la concentration en nanocharge. Les résultats de caractérisation de la dispersion et de la morphologie par microscopie électronique en transmission (MET) et par diffraction des rayons X (DRX) ont montré une bonne dispersion des deux cloisites dans la matrice PMMA, le système PMMA/C30B présentant une morphologie exfoliée. Le système PMMA/C20A présente une structure exfoliée à faible concentration (entre 1 et 2%), et intercalée au delà. En ce qui concerne les propriétés thermomécaniques, nous observons une augmentation du module d Young et de la contrainte d écoulement avec la concentration en nanocharge pour les deux nanostructures. Nous notons également une augmentation de la température de transition vitreuse et une amélioration de la stabilité thermique du PMMA en présence des cloisites. Les modèles micromécaniques utilisés prédisent correctement la contrainte d écoulement et le module d Young.Polymers clay nanocomposites are a news class of materials composed by an organic phase (polymer) and an inorganic phase (clay). These materials could have unique properties, compared to pure polymers, or conventional composites, and that just for a few amount of clay (between 1 and 5wt %). This performance improvements concerns high thermal stability, high heat distortion, excellent barriers properties against gas and water, high Young s modulus and yield stress. The enhancement in properties is due to a good dispersion of the organoclay in the polymer matrix and the final nanostructure of the material (intercalated, or exfoliated). This work aims to establish a correlation between the nanostructure and thermo mechanical properties of nanocomposites. To do this, we first prepared poly (methyl methacrylate) (PMMA) based organoclay (C30B, C20A) nanocomposites, using the melt intercalation technique. The second part of our study was to characterize (state of dispersion, morphology and thermo mechanical properties) the two nanocomposites obtained. In the third part of our work, we propose some micromechanical models to describe the yield stress and Young s modulus, by taking to account of temperature, strain rate, and organoclay concentration effects.Transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD) showed a good dispersion of both C30B and C20A in the PMMA matrix. The nanocomposite PMMA/C30B presents an exfoliated morphology, and the nanocomposite PMMA/C20A an exfoliated structure at low concentration (1wt %, 2wt %), and an intercalated morphology beyond 2wt%. Regarding the thermo mechanical properties, we observed an increase of both Young s modulus and yield stress with increasing organoclay concentration for the two nanocomposites. We also note an increase of the glass transition temperature, and an improved thermal stability of nanocomposites compared to that of the pure PMMA. The micromechanical models used, correctly predict the yield stress and Young s modulus.STRASBOURG-Sc. et Techniques (674822102) / SudocSudocFranceF