L'assemblage de matériaux par collage pour l'aéronautique est une solution à laquelle les industriels pensent depuis longtemps pour alléger les structures. Cependant, les adhésifs développés de nos jours ne sont pas suffisamment performant pour remplacer les méthodes traditionnelles (rivetage, boulonnage, etc..). Notamment, la température de service limite la performance d'un joint adhésif. Pour élargir l'opérabilité d'un assemblage collé, la première solution proposée a consisté à utiliser deux adhésifs dans un même joint : c'est le concept du joint multi-adhésif. Plus récemment, plusieurs travaux de recherche au fait évoluer ce concept, où le joint adhésif possède des propriétés variables le long de joint adhésif.
Le présent manuscrit propose une nouvelle évolution de ce concept, où cette fois-ci la variation de propriétés est continue le long du joint adhésif : nous proposions un concept de joint adhésif aux propriétés graduées (JAG). La graduation est obtenue en plaçant dans un même joint deux adhésifs. Un adhésif est obtenu à partir d'un mélange époxy-amine. Le second adhésif est obtenu à partir de la même matrice époxy-amine, agrémentée de copolymère tribloc amphiphiles. Ce dernier est donc un adhésif époxy-amine nanostructuré, qui possède une ténacité supérieure au premier adhésif.
Lorsque les deux adhésifs sont placés dans un même joint, un phénomène d'interdiffusion apparait, permettant la diffusion des copolymères le long du joint.
Ce travail de recherche suit deux axes: dans un premier temps, un joint JAG est défini et conçu, selon que l'adhésif soit dans sa phase d'encollage ou en service. Le second axe de recherche réside dans l'adaptation et la réalisation expérimentale de test mécaniques suffisamment sensibles pour détecter une variation d'adhérence le long d'un joint adhésif. Les tests choisis sont un test de tack à poinçon plat et un test de clivage de coin.
Ces tests mécaniques se sont finalement révélés être des outils pertinent pour caractériser l'adhérence d'un JAG. Un tel joint possède des propriétés mécaniques supérieures à celles de ses contreparties mono-adhésives.
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Bonded assemblies are a solution for which the aeronautical industry is looking forward to lighten airplanes since a long time. However, adhesives used nowadays are not equivalent to traditional methods, performance-wise. Particularly, in life temperature is one of the parameters that limit the performance of adhesive joints. A first attempt to solve this problem saw the birth of the multi adhesive joint, where two adhesive are used in the same joint.
Recently, several works proposed an evolution of this concept, where the properties are changed gradually along the joint.
This thesis moves one step forward by proposing yet another evolution. We designed an adhesive joint where the properties are continually graded over the joint: an adhesive joint with a gradient of properties (AJGP).
Continuous grading is obtained by designing an adhesive joint with two adhesives. One of those is obtained from a classical epoxy-amine system. The other adhesive is made with the same epoxy-amine matrix, with the addition of amphiphilic tribloc copolymers. The latter is a nanostructured adhesive, which exhibit higher toughness than the former.
When those adhesives are placed in the same joint, an interdiffusion phenomenon occurs. This allows copolymers diffusion along the joint.
This work is split in two complementary research axis: first, a AJGP joint is designed and realized, to be tested either during bonding or in-life. Second, experimental tests are used to assess fracture toughness of the AJGP joint, with the challenge in mind to be able to detect an adherence variation along the joint. We chose a probe tack test and a driven wedge test as mechanical tests.
Those mechanical tests proved useful to assess adherence properties of an AJGP, which exhibits higher properties than its mono-adhesives counterparts.
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