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Jochem, Hélène. Dégradations de résines silicones en environnement spatial géostationnaire

Jochem, Hélène (2012). Dégradations de résines silicones en environnement spatial géostationnaire.

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Résumé en francais

Les résines silicones utilisées sur les satellites en tant que revêtements de contrôle thermique sont soumises en orbite géostationnaire à un environnement agressif caractérisé par le vide, les rayonnements UV solaires et les particules chargées, électrons et protons. Cet environnement engendre une dégradation des propriétés optiques et mécaniques, diminuant la durée de vie du satellite. Afin de formuler des résines plus performantes, une meilleure compréhension des mécanismes de dégradation est nécessaire. Dans ce contexte, le but de cette thèse consiste d'une part à étudier les effets de l'environnement spatial géostationnaire sur la structure chimique de résines silicones et d'autre part, à étudier l'évolution des propriétés physiques, l'objectif final étant de relier les modifications chimiques responsables de la dégradation des propriétés d'intérêts technologiques. Après un rappel général sur l'environnement spatial géostationnaire et les silicones, un état de l'art sur les dégradations de silicones soumis aux radiations UV ou ionisantes (électrons et protons) a été présenté. Ensuite, des huiles PDMS et des résines silicones ont été préparées, puis les effets des rayonnements UV solaires ont été étudiés. Une forte dégradation des propriétés optiques a été mesurée par spectroscopie UV-Vis-PIR et a été relié à la présence d'impuretés absorbantes présentes initialement dans les huiles ou résines. Par ailleurs, si les huiles PDMS présentent une bonne résistance aux rayonnements UV, les huiles fonctionnalisées et les résines sont plus fragiles. Dans le cas de PDMS terminaisons vinyles, la scission des liaisons Si-vinyle en bout de chaînes a été démontrée par RMN 1H, menant à la formation de radicaux qui par recombinaison conduisent ensuite à une augmentation des masses macromoléculaires. Dans le cas des résines, une augmentation de la densité du réseau macromoléculaire a été démontrée par tests de gonflement. Dans le chapitre suivant les effets des particules électrons ou protons sur les résines ont été étudiés. Sous flux d'électrons, une augmentation significative du module élastique a été mesurée par AMD résultant de la réticulation des chaines. Des analyses en RMN du solide 29Si ont notamment démontré que le mécanisme principal de réticulation est la formation de nouveaux motifs T. Les flux de protons peu pénétrant quant à eux génèrent principalement une dégradation de la surface avec l'apparition d'un grand nombre de fissures dues à la formation d'une couche de type silice mise en évidence par spectroscopie IR par ATR et photoélectronique X. De plus, une forte dégradation des propriétés optiques a été mesurée. Dans une dernière partie, les effets cumulés des particules ont tout d'abord été étudiés, puis les effets cumulés des particules et rayonnements UV ; l'objectif étant de se rapprocher des conditions en environnement spatial géostationnaire. Dans les deux cas, les dégradations sont globalement additives et il ne semble pas y avoir de phénomènes de synergie.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Baceiredo, Antoine
Ecole doctorale:Sciences de la matière (SdM)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire Hétérochimie Fondamentale et Appliquée (LHFA), UMR 5069
Mots-clés libres :Silicone - Dégradations chimiques et physiques - UV - Electrons - Protons
Sujets :Sciences des matériaux
Déposé le :08 Apr 2013 13:28