IONBOND-Nanostructures de copolymères à blocs programmées par des liquides ioniques pour des assemblages époxy tenaces et démontables

Les adhésifs époxy à haute performance présentent une rigidité, une résistance thermique et une durabilité élevées, mais leur structure fortement réticulée les rend intrinsèquement fragiles et difficiles à démonter en fin de vie. L'ajout de copolymères à blocs comportant des domaines souples peut améliorer leur résistance à la rupture tout en limitant la perte de performance thermique. Cependant, la relation entre formulation, auto-assemblage, cinétique de réticulation et mécanismes de rupture reste difficile à maîtriser. IONBOND propose d'utiliser des liquides ioniques comme agents sélectifs de programmation de la nanostructure plutôt que comme simples plastifiants. L'hypothèse centrale est que la structure chimique d'un liquide ionique peut être choisie pour favoriser son confinement dans un bloc déterminé d'un copolymère compatible avec l'époxy. Cette localisation sélective modifiera la fraction volumique effective, les interactions et la dynamique segmentaire du bloc concerné. La coordination de ces phénomènes avec la cinétique de réticulation de l'époxy devrait permettre de former puis de figer des morphologies sphériques, vermiculaires, cylindriques ou interconnectées. Une fenêtre optimisée de composition et de cuisson pourrait ainsi améliorer la ténacité et l'adhésion sans diminution excessive de la température de transition vitreuse, de la rigidité ou de la stabilité environnementale. Certains liquides ioniques pourront également faciliter un décollement déclenché par une stimulation thermique ou électrique. Une bibliothèque ciblée comprenant deux architectures de copolymères à blocs et environ trois liquides ioniques différant par leur cation, leur anion, leur polarité et leur capacité à former des liaisons hydrogène sera étudiée dans une matrice époxy DGEBA réticulée par une amine aromatique. La spectroscopie infrarouge et la RMN caractériseront les interactions chimiques. La calorimétrie, la calorimétrie modulée, la rhéocinétique et l'analyse thermogravimétrique permettront d'étudier la réticulation et la stabilité thermique. La spectroscopie diélectrique examinera les dynamiques moléculaires propres aux différentes phases. La diffusion des rayons X aux petits angles et, sous réserve d'accès aux équipements, la diffusion des neutrons avec contraste permettront de déterminer l'espacement, la topologie et la localisation du liquide ionique dans les nanodomaines. Ces analyses seront complétées par microscopie à force atomique et microscopie électronique. Les relations structure–propriétés seront établies par analyse mécanique dynamique, essais de traction, mesures de ténacité KIC et GIC et essais d'assemblages collés. La reprise d'eau, le relargage du liquide ionique et le vieillissement thermique et humide seront également évalués. IONBOND produira une cartographie reliant chimie du liquide ionique, architecture du copolymère, histoire de cuisson, localisation, dynamique, morphologie et comportement à la rupture. Le projet vise à identifier une formulation offrant des joints époxy résistants et durables en service, mais réparables ou démontables à la demande. Il contribuera ainsi au développement d'assemblages légers plus économes en ressources pour la mobilité, l'aéronautique et d'autres secteurs industriels. École doctorale : SDM - SCIENCES DE LA MATIERE - Toulouse Direction : Aynur GULIYEVA Financement : MSCA COFUND BEST