Développement, caractérisation et modélisation d'un nanocomposite haute température de type élastomère chargé pour application aéronautique

Dans le cadre d'applications aéronautiques, les élastomères sont généralement sujets à de sévères sollicitations cycliques, mécaniques et thermiques. Ces travaux de thèse s’intègrent dans un projet de recherche globale d’amélioration des performances des élastomères. L’objectif est d’atteindre des durées de vie les plus longues possibles en termes de tenue thermomécanique. Ce besoin se justifie par le développement de moteurs toujours plus puissants et par conséquent susceptibles de générer des températures plus hautes afin de limiter le remplacement des pièces. Les fluoroélastomères sont des matrices largement utilisées pour des applications en température. Dans ces travaux, des nanoparticules sélectionnées pour leur impact connu sur les propriétés thermiques sont intégrées dans une matrice FKM. L’objectif est d’améliorer les tenues thermique et mécanique des nanocomposites ainsi obtenues. Deux types de nanocomposites ont été développés : FKM/POSS et FKM/CNT réticulés. L’état de fabrication a été optimisé sous forme de film mince. L’influence des paramètres de dispersion est un point crucial directement responsable de la qualité des états de surface ainsi que des propriétés thermomécaniques obtenues. Malgré des propriétés mécaniques améliorées, l’incorporation de CNT n’a pas eu l’effet escompté sur les propriétés thermiques des FKM/CNT réticulés. Les deux premières raisons sont vraisemblablement l’utilisation d’un taux de charges élevé et un moyen de mise en oeuvre non adapté. Les POSS sont plus prometteurs pour renforcer les fluoroélastomères. Notamment, les POSS-A, en raison d’un greffage sur le réseau FKM qui impacte les propriétés thermiques et mécaniques. A titre indicatif, l’amélioration de la tenue thermique se traduit par une amélioration de 5°C de la température de dégradation lorsque 5phr sont ajoutés dans le réseau FKM. De plus, le module de stockage E' est fortement amélioré, jusqu'à 4,0 MPa à 200°C à 20phr (+ 210% par rapport à la matrice FKM non chargée). L'énergie d'activation apparente en début de dégradation par TGA est plus forte dans le cas de ce composite. Cette donnée se corrèle avec les mesures de Tg estimées par DMA et montre que l’ajout des nanoparticules entrave les mouvements moléculaires propres à la matrice. Ces nanoparticules possèdent un pouvoir inhibiteur sur la dégradation du composite. Des essais de vieillissement thermique ont également montré que les FKM/POSS-A réticulés présentent des caractéristiques mécaniques supérie