Ces travaux ont été réalisés dans le cadre d’un projet industriel avec l’entreprise Roxel visant à la substitution de la résine phénolique, impactée par la règlementation Reach, dans un matériau composite expansé : le Roxalte®. Ce matériau est composé d’un feutre de basalte imprégné de résine phénolique qui s’expanse sous l’effet de la température par l’action de microsphères expansibles contenu dans le mélange (Expancel®). Pour s’adapter aux différentes utilisations du Roxalte®, des systèmes époxy répondant aux exigences de Reach ont été sélectionnés. Le premier objectif de cette thèse est la substitution de la résine phénolique. Le second objectif est de fournir une méthodologie pour la réalisation de mousses. La caractérisation physico-chimique de la résine phénolique ainsi qu’une étude des relations structure/propriétés ont orienté la sélection vers un système faisant état de très hautes Tg : le Tris(4-hydroxyphenyl)methane triglycidyl ether (TETM) allié au durcisseur amine diaminodiphénylsulfone (DDS). La solution de remplacement immédiate a alors consisté à utiliser le système époxy [TETM/DDS] ainsi qu’un grade d’Expancel® adapté à l’intervalle de polymérisation de la résine. L’optimisation du cycle de réticulation a permis d’atteindre une Tg égale à 330 °C. La seconde étape a consisté à optimiser le moussage en calant la cinétique de réticulation sur la cinétique d’expansion par la détermination des temps de gel du système époxy et des temps d’expansion des microsphères. La mise en œuvre de mousses a mis en évidence une différence de Tg entre le matériau massif (non moussé) et la mousse, différence attribuée à la réaction endothermique de vaporisation de l’Expancel® durant la phase d’expansion. En dernier lieu, le composite expansé a été mis en œuvre grâce à l’ajout de solvant non réactif (acétone). Le deuxième volet de ces travaux a porté sur l’étude du moussage en utilisant le bicarbonate de sodium (BS) comme agent gonflant. La dualité exothermique/endothermique du procédé (exothermie de la réticulation de réticulation et endothermie de la décomposition du BS) a été étudiée. Des suivis cinétique en mode isothermes et anisotermes ont été réalisés sur deux systèmes époxy (TETM/DDS et TETM/IPDA), sur le BS et sur les mélanges TETM/DDS+BS et TETM/IPDA+BS. Un changement du régime cinétique a été observé lorsque le BS est ajouté au système [TETM/DDS]. L’ajout de fibres de basalte a fait état de différence notable sur la morphologie des mousses à base des systèmes époxy et du BS et les phénomènes de coalescence des bulles et de diffusion du gaz ont été mis en évidence. Une meilleure répartition des fibres et des bulles avec le système [TETM/IPDA] a été expliquée par le fait que l’adhésion chimique fibre/matrice se produisait avant la nucléation du gaz. |