Polymérisation induite par rayonnement: un nouveau procédé pour les isolants électriques à haute performance du Génie Electrique – ICIP

L'industrie Electrique utilise aujourd'hui une grande quantité de résines synthétique pour des fonctions mécaniques et d'isolation haute tension dans la fabrication de ses équipements. Pour fabriquer ces pièces, un mélange complexe de précurseurs chimiques est mis en ?uvre par moulage et polymérisation par voie thermique. Des procédés alternatifs de mise en ?uvre des thermodurcissables, potentiellement plus simples et à moindre impact environnemental sont à l'étude: la polymérisation par rayonnement X ou par faisceau d'électrons. Ces procédés offrent l'avantage de créer un durcissement du mélange approprié sans apport de chaleur direct et ouvrent des perspectives intéressantes, parmi lesquelles une augmentation de l'efficacité énergétique et une réduction de l'impact environnemental. Des avancées d'ordre à la fois scientifique et technique sont nécessaires pour atteindre cet objectif. D'une part, les mécanismes de polymérisation par faisceaux d'électrons et par RX doivent être étudiés en détail afin de concevoir de nouvelles formulations de matériaux ayant les caractéristiques électriques, mécaniques et thermiques requises pour des applications haute tension. D'autre part, il s'agit de déterminer l'impact de ces nouveaux procédés de polymérisation sur les propriétés des matériaux à long terme : les équipements fabriqués pour de telles applications devant garantir une durée de vie d'une trentaine d'années, l'impact sur le vieillissement électrique est un point central à déterminer. Le programme scientifique du projet se décline en trois tâches qui seront menées séquentiellement. Dans la première d'entre elles, les matériaux de base, deux résines à base époxy et époxy-acrylate seront sélectionnées de même que les additifs à incorpore par la suite. Cette première étape visera à comprendre l'influence du procédé et de la nature de la résine sur les propriétés finales des matériaux. A partir d'une comparaison avec les propriétés des matériaux issues des procédés standard, la marge d'évolution sera identifiée. La seconde tâche, qui constitue le corps du projet, visera à évaluer l'impact de la microstructure du réseau sur les propriétés électriques, et à moduler les propriétés du matériau à travers sa formulation. On en déduira ainsi des correspondances formulation-procédé-propriétés. La tâche finale est destinée à valider l'approche scientifique par une application industrielle spécifique: proposition d'une solution formulation-procédé alternative, tests de vieillissement, évaluation technico-économique du procédé. Le projet, d'une durée de trois ans, associe trois entités issues du monde académiques et industriel. Les partenaires universitaires, Institut de Chimie Moléculaire de Reims et Laboratoire Plasma et Conversion d'Energie, Toulouse amènent leurs compétences respectivement dans le domaine de la chimie par rayonnement, avec une expérience acquise sur l'application des procédés aux composites à matrice époxy et dans la caractérisation du comportement diélectrique et des phénomènes de charges d'espace dans les isolants polymères. Le partenaire industriel, Schneider Electric, a une expertise dans l'isolation des systèmes électriques et dans les procédés actuels de mise en ?uvre de ces isolations. Dans le cadre du projet, la formation de deux doctorants est prévue avec de nombreux échanges et séjours chez les partenaires.