Synthèse, Propriété et Vieillissement des FluoroSilicones – FLAMS

Ce projet porte sur le vieillissement des fluorosilicones, la prédiction de leur durée de vie, et l’élaboration de nouveaux matériaux.

Dans le domaine de la synthèse, l’ambition est d’élaborer des copolymères (contenant des groupements aromatiques) ainsi que des TPE fluorosilicones (avec une réticulation physique réversible) afin d’élargir la gamme de performance de ces matériaux et de rechercher de nouveaux compromis mise en œuvre / propriétés à court terme / résistance aux produits chimiques et au vieillissement thermique.

L’étude multi-échelle du vieillissement visera à employer des descripteurs fins pour l’analyse de la dégradation à l’échelle moléculaire (spectroscopie Infrarouge, analyse élémentaire, RMN), l’effet sur l’architecture du système (apparition de coupures et / ou de soudures de chaines par DMA, analyse sol gel) et le lien avec les propriétés mécaniques pertinentes pour des pièces typiques en fluorosilicones (compressibilité, relaxation, et la prise en compte de l’hétérogénéité de la dégradation). Elle se basera sur une approche « incrémentale » dans laquelle nous étudierons des élastomères de structure de plus en plus complexe (gomme crue, gomme réticulée, gomme réticulée et auxquelles des stabilisants thermiques sont ajoutés). A l’inverse des rares travaux publiés sur le sujet (basés essentiellement sur dégradations mesurées lors de rampes en température), nous préfèrerons des vieillissements isothermes à des températures plus modérées sous air (afin de mieux assurer la représentativité des mécanismes). Nous étudierons également l’effet de l’atmosphère (vieillissements sous azote ou sous pression d’oxygènes élevées) pour mieux identifier le lien entre concentration en oxygène et modifications macromoléculaires, ce qui permettra par la suite de mieux comprendre le cas des pièces épaisses dans lesquelles le vieillissement s’accompagne d’un gradient d’oxydation. De plus, nous nous intéresserons au vieillissement en conditions réelles, notamment au contact de fluides modérément polaires, avec une étude originale du lien entre vieillissement thermique et vieillissement au contact de fluide.

Enfin, la durée de vie sera estimée par un modèle cinétique basé sur la vitesse des principales réactions mises en évidence dans l’étude du vieillissement. Celui-ci permettra une prédiction plus fiable que les rares méthodes empiriques proposées (principalement basées sur la loi d’Arrhenius) et permettra à l’industriel partenaire d’apporter des garanties à ses utilisateurs actuels et clients potentiels pour des marchés exigeants du point de vue de la durabilité.