III.3.1.1. Polymérisation de résines
thermoplastiques
La polymérisation des monomères en
polymères peut-être contrôlée en temps réel
dans le réacteur par la PIR, même si les températures ou
les pressions sont élevées en utilisant des fenêtres en
Quartz ou Saphir. Par exemple la polymérisation haute pression de
l'éthylène peut-être ainsi suivie. La cinétique est
alors contrôlée en suivant les changements d'intensité des
bandes harmoniques et de combinaisons de l'éthylène et du
polypropylène à 8970, 8740 et 8260 cm-'.
Le PIR avait déjà permis de mesurer les
rapports CH3/CH2 et de détecter l'existence des
groupes CH mais il est difficile de préciser leurs positions dans le
squelette.
III.3.1.2. Polymérisation de résines
thermodurcissables
Pendant la réticulation d'une résine
thermodurcissable le mélange de petites molécules se transforme
pour donner un réseau insoluble et infusible. Les
propriétés optiques, électriques, viscoélastiques,
etc. varient pendant la réticulation où les liaisons de Van der
Walls et les faibles interactions sont remplacées par des liaisons
chimiques. L'analyse viscoélastique permet de suivre les diverses
étapes de la réaction même pour des mélanges de
polymères complexes ; elle est nécessaire pour la mise en forme
des matériaux mais elle ne fournit qu'une information globale sur le
système. L'analyse diélectrique malgré les excellents
travaux fondamentaux sur la diffusion des résines époxydes
purifiées, ou très récemment, sur certains aspects
physico-chimiques de la polymérisation, donnent essentiellement des
informations phénoménologiques. Il sera possible de suivre
globalement l'avancement de la réaction en temps réel par cette
technique mais il sera très difficile de contrôler la
réaction (process). Par contre l'analyse par spectroscopie infrarouge
est l'un des rares moyens de suivre l'avancement de la réaction en
suivant l'apparition ou la disparition de groupements fonctionnels et ceci en
temps réel pendant toute la réaction, pendant le passage du
mélange initial liquide à l'état solide final. Ceci est
indispensable car les lots de résine peuvent être
différents d'un fabricant à l'autre, les impuretés
contenues dans chaque lot pouvant modifier la cinétique de
réaction par des effets catalytiques.
La réticulation de résines époxydes avec
divers durcisseurs a fait l'objet de plusieurs investigations en PIR. Si
l'infrarouge moyen permet assez facilement de suivre qualitativement la
disparition du cycle époxy vers 920 cm-' les mesures
quantitatives par contre ne donnent toujours pas des résultats fiables
et il est assez difficile d'étudier les bandes OH et NH qui forment un
massif complexe vers 3000 - 3500 cm-'.
La PIR permet, pour un système époxyde/amine de
suivre les changements de concentration en époxyde à 4530 et 6060
cm-' (la bande de combinaison du CH de l'oxiranne vers 8600
cm-' est souvent faible car le CH est noyé dans le massif
hydroxyle) ainsi que la concentration en hydroxyle, éther et amines
(primaire, secondaire et tertiaire).
Chapitre III Techniques expérimentales
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Chapitre III Techniques expérimentales
Aujourd'hui, les époxydes (EP) résines sont
utilisés de manière intensive dans diverses applications
techniques telles que les revêtements, les composites matrices,
l'empotage composés, ou adhésifs structuraux. Ainsi, la Resin
Transfer Moulding (RTM) devient une des voies les plus prometteuses pour la
fabrication de structures composites utilisables dans l'aéronautique et
l'industrie automobile, malgré le peu d'informations disponibles sur la
chimie et les caractéristiques de durcissement des résines
thermodurcissables. Les conditions de polymérisation impliquent divers
paramètres pouvant influencer les propriétés
rhéologiques telles que la composition et la quantité de
durcisseur et diluants, la température de chauffage, le temps de
retenue,...En outre, l'insertion d'additifs pouvant influencer le processus de
polymérisation, en choisira la spectroscopie Raman pour contrôler
in-situ ou post-mortem localement la composition des
matériaux.
Notre but est de remplacer la DSC par la spectroscopie Raman
qui a l'avantage aussi d'être une méthode non destructive.
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