L’INFLUENCE D’AJOUT DE CHARGES SUR LA RESINE EPOXYDE

(1)

3^ème Conférence Internationale sur

le Soudage, le CND et l’Industrie des Matériaux et Alliages (IC-WNDT-MI’12) Oran du 26 au 28 Novembre 2012,

http://www.csc.dz/ic-wndt-mi12/index.php 159

L’INFLUENCE D’AJOUT DE CHARGES SUR LA RESINE EPOXYDE

N. Harb⁽¹⁾, K. Ait tahar⁽²⁾, S. Mendil⁽³⁾

(1) Département de Génie mécanique, Université Mouloud Mammeri de Tizi ouzou – Algérie.

E Mail : harbnoura@yahoo.fr E Mail : AittaharK@yahoo.fr

E Mail : Smendil@yahoo.fr

Résumé :

Les industriels cherchent dans les matériaux qu’ils emploient la solution à leurs problème d’économie d’énergie et de diminution de pris de revient. Pour cela, ils préfèrent les matériaux ayant une résistance et une rigidité spécifiques élevées et ceux permettant une fabrication en très grande série, entièrement automatisée, moins coûteuse.

Développer un mélange à partir de polymères existants revient considérablement moins cher que mettre au point une nouvelle molécule. En effet, une mise en œuvre assez simple (mélangeur interne, extrudeuse…) comparée à une synthèse chimique parfois plus coûteuse, moins flexible et moins accessible, rend ces mélanges très intéressants.

Leur renforcement par différents types de charges pour former des matériaux composites est déjà très rependu. Actuellement, les plastiques et les composites à matrice organique ont permis tant de processus techniques en aéronautiques, en sport de compétition et aussi dans l’automobile.

L’intérêt de cette étude est de mètre en évidence les avantages qui peuvent être tirés de ces charges en termes de propriétés physico-mécaniques et du gain en masse.

Mots clés : Composite, charge, résine, analyse

(2)

I. INTRODUCTION

Les polymères sont de plus en plus présents dans la vie quotidienne. De tout temps l’homme a cherché à les exploiter pour se nourrir, pour produire de l’énergie, pour construire, améliorer et agrémenter son habitat, pour se protéger et se vêtir, pour se déplacer et transporter, mais aussi pour décorer. Cependant, on les utilise rarement seuls, mais combinés à d’autres

matériaux, permettant ainsi d’associer les propriétés de chacun. L’utilisation de matériaux composites, préférentiellement aux matériaux traditionnels (polymères, céramiques, métaux, et alliages métalliques) se justifie par de meilleures propriétés spécifiques.

1. PROCEDE D’ELABORATION

L’organigramme ci-dessous présente les différentes étapes considérées lors de la confection des différents matériaux.

Organigramme 1. Principales étapes de mise en œuvre des matériaux composites

2. MATERIAUX UTILISES :



Résine Epoxyde



Les charges :

- charge minérale (CaCO3),

- Charges métallique (l’Alumine-Al2O3), - Charges de sciures de bois,

- la charge d’élastomère.

3. ANALYSE MECANIQUE :

Dans cette partie du travail, on fait l’interprétation des résultats obtenus après

l’application des essais de flexion). Notre attention est portée sur l’influence des différentes variantes de charges sur les caractéristiques mécaniques, en comparaison avec les caractéristiques du polymère époxy qui est pris ici comme une

Mise en place du mélange sur l’outillage Imprégnation (mélange)

Résine + charges

Compactage Polymérisation

par refroidissement Démoulage

Finition

(3)

Référence pour notre étude. Ce travail permettra de prendre connaissance de l’impact des charges utilisées sur le plan économique et sur les performances mécaniques des différentes combinaisons réalisées.

Essai de flexion appliqué aux différents types des matériaux : L’essai de flexion est un test mécanique statique, qui fait partie de la famille des

essais indépendants du temps (comme le choc, la dureté...).Cet essai permet de caractériser des propriétés intrinsèques et extrinsèques du matériau étudié. Il est très facile à mettre en œuvre (absence de système de fixation d’éprouvette, géométrie simple de l’échantillon), et il reproduit assez bien les sollicitations courantes auxquelles sont soumises les pièces.

Tableau 11- Récapitulation des résultats des essais de flexion

Eprouvettes Module

d’élasticité(MPa)

Contrainte(MPa) Déformation(%)

100% EPOXY 6662,6638 100,396825 1,50685714

EP+10%ELAST 6695,9615 101,587302 1,51714286

EP+20%ELAST 3510,10663 90,0793651 2,56628571

EP+10%CaCO3 3141,53439 45,2380952 1,44

EP+20%CaCO3 6512,12678 94,4444444 1,45028571

EP+30%CaCO3 7149,15596 90,0793651 1,26

EP+10%Al2O3 3242,03756 19,8412698 0,612

EP+20%Al2O3 4972,56516 92,0634921 1,85142857

(4)

D’une manière générale, on remarque une amélioration des caractéristiques mécaniques pour certain pourcentage de charge par rapports à celle de la résine seule. En revanche il existe des pourcentages qui nous donnent des caractéristiques mécaniques du même ordre de grandeur voir plus faible que celles de la résine Epoxyde seule.

5. ANALYSE PHYSICO-CHIMIQUES :

5. 1. Spectrométrie infra rouge à transformée de Fourier (IR-TF)

Ces spectres mettent en évidence la présence d’une même structure pour tous les matériaux avec seulement une variation d’intensité.

4. 2. Analyse aux rayons x

EP+10%SF 7146,83262 89,6825397 1,25485714

EP+10%SG 6798,97794 85,3174603 1,25485714

(5)

http://www.csc.dz/ic-wndt-mi12/index.php 163 Figure .12. Difractograme de Al₂O₃. Difractograme deEpoxy+ Al₂O₃

Figure .14. Difractograme de (CaCO₃) , Difractograme de CaCO₃+ep

Il ressort après superposition des différents difractogrames que les pics coïncident entre eux.

Pour les difractogrames obtenus dans le cas des mélanges EP+CaCO3 et AL2O3+EP, on constate une variation d’intensité uniquement qui nous permet de conclure que n’y a pas de changement relatif de la structure cristallographique du mélange par apport aux éléments de base.

4.3. Etude morphologique

Figure.17. Epoxy, Figure.18. Epoxy/ Al2O3

ELASTO (X400)

MINERAL(X400)

SCIURE DU BOIS FINE (X400)

Epoxy+AL2O3 (X400) EPOXY(X400)

(6)

http://www.csc.dz/ic-wndt-mi12/index.php 164 Figure .19. Epoxy/Elastomère, Figure.20. Epoxy/CaCO_{3 ,} Figure .21. Epoxy/SF L’intérêt de la microscopie optique est d’avoir un aperçu sur l’état de surface de notre matériau et de constater les changements survenus par apport à la résine époxyde seule.

On constate que la résine seule présente une surface homogène et une distribution régulière de la matière. Par contre les autres figures présentent des états de surfaces hétérogènes avec des

concentrations de charges et la présence des inclusions (bulles d’air).

CONCLUSION

L’apport obtenu par l’incorporation des charges renforçantes et non renforçantes dans la matrice époxyde est validé par nos différents résultats expérimentaux et laisse entrevoir des schémas plus rigoureux, qui ont répondu à la sollicitation envisagée selon les différentes applications.

Les matériaux chargés de poudre minérale sont durs et présentent des modes de ruptures fragiles et les matériaux chargés de poudre élastomère sont ductiles.

L’inclusion des différentes charges dans la matrice permet:

- De réduire le coût de revient, d’où l’intérêt économique.

- De maintenir à des degrés appréciables les valeurs des performances mécaniques.

L’ajout de charges ne modifie pas la structure du polymère de base.

Ces matériaux présentent une morphologie hétérogène.

REFERENCES

[1] Maurice REYNE., Technologie des composites, 1^reédition HERMES, paris, 1990.ISBN 2 – 86601 – 246 – 1, pp 09.

[2] Daniel Gay., " Matériaux Composites ", Ed. Hermès, ISBN : 2 86601 586 X. paris, 1997.

[3] Maurice REYNE., Technologie des plastiques, 3^eme édition revue et augmentée. –paris : Hermès, 1998. ISBN 2 - 86601 – 665 – 3, pp 17.

[4] Maelenn AUFRAY, caractérisation physico-chimique des interphases époxyde – amine / oxyde ou hydroxyde métallique, et de leurs constituants. N° d’ordre 2005 – ISAL – 0077, pp 45 -47.

[5] Berthelot. J.M., " Matériaux composites, comportement mécanique et analyse des structures, Ed.

Lavoisier, 2005, ISBN : 2-7430-0771-0, pp 172.

[7] GLOSSAIRE DES MATERIAUX– CARMA –Actualisation octobre 2006.

[8] Maelenn AUFRAY, caractérisation physico-chimique des interphases époxyde – amine / oxyde ou hydroxyde métallique, et de leurs constituants. N° d’ordre 2005 – ISAL – 0077, pp 45 -47.

L’INFLUENCE D’AJOUT DE CHARGES SUR LA RESINE EPOXYDE

L’INFLUENCE D’AJOUT DE CHARGES SUR LA RESINE EPOXYDE

I. INTRODUCTION

1. PROCEDE D’ELABORATION

2. MATERIAUX UTILISES :

Résine Epoxyde

Les charges :

3. ANALYSE MECANIQUE :

Dans cette partie du travail, on fait l’interprétation des résultats obtenus après

l’application des essais de flexion). Notre attention est portée sur l’influence des différentes variantes de charges sur les caractéristiques mécaniques, en comparaison avec les caractéristiques du polymère époxy qui est pris ici comme une

Référence pour notre étude. Ce travail permettra de prendre connaissance de l’impact des charges utilisées sur le plan économique et sur les performances mécaniques des différentes combinaisons réalisées.

Essai de flexion appliqué aux différents types des matériaux : L’essai de flexion est un test mécanique statique, qui fait partie de la famille des

5. ANALYSE PHYSICO-CHIMIQUES :

5. 1. Spectrométrie infra rouge à transformée de Fourier (IR-TF)

4. 2. Analyse aux rayons x

4.3. Etude morphologique

CONCLUSION

REFERENCES

-- Epoxy -- Ep+CaC

O3 -- Ep

+ élast

1200 O

C C 1300- 1450 R O R 1030- 1200 N C 3290 H N 3300- 3620 OH C 2800 C C

0 20 40 60 80 100 0 1000 2000 3000 4000 5000 longueur d‘onde Cm(-1) Intensité I(%)