Le MIT utilise l'analyse diélectrique pour étudier la corrélation entre la conductivité ionique et la Tg lors du durcissement du système DGEBA/DDS

fr.wedoany.com Rapport : Dans une étude publiée en 1989, Bidstrup, Sheppard et Senturia du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont utilisé la méthode d'analyse diélectrique pour examiner systématiquement la corrélation entre la réponse diélectrique et la température de transition vitreuse (Tg) lors du durcissement isotherme d'un système époxy-amine composé de diglycidyl éther de bisphénol A (DGEBA) et de diaminodiphénylsulfone (DDS).

Le DGEBA est une résine époxy bifonctionnelle courante, tandis que le DDS est un agent de durcissement aminé fréquemment utilisé pour les résines époxy de qualité aérospatiale. Les chercheurs ont d'abord mesuré l'évolution de la Tg en fonction du temps de durcissement à différentes températures isothermes. Les résultats ont montré que la vitesse de durcissement dépend fortement de la température : plus la température est élevée, plus la Tg augmente rapidement (Figure 1).

Afin d'établir une correspondance entre la réponse diélectrique et la Tg, l'équipe de recherche a mesuré simultanément le facteur de perte diélectrique de la résine aux mêmes températures de durcissement, et a tracé le logarithme de la conductivité ionique en fonction du temps (Figure 2). La conductivité ionique est une sonde sensible de la mobilité des segments de chaîne : au fur et à mesure de la réaction de réticulation, la mobilité des segments diminue, la conductivité ionique baisse en conséquence, tandis que la Tg augmente. Les données de la Figure 2 montrent clairement que plus la température est élevée, plus la courbe de décroissance de la conductivité ionique est abrupte, c'est-à-dire que la vitesse de durcissement est plus rapide.

L'équipe a en outre vérifié l'applicabilité de l'équation de Williams-Landel-Ferry (WLF) à la relation entre la conductivité ionique et la Tg. Le facteur de glissement a_T dans l'équation WLF est défini comme le rapport de la conductivité à la température T sur la conductivité à la Tg, C1 et C2 étant des constantes. En ajustant les données isothermes, les chercheurs ont réussi à corréler la conductivité ionique avec la Tg (Figure 3), indiquant que la méthode diélectrique peut servir d'outil de surveillance in situ de l'état de durcissement des résines thermodurcissables pendant leur mise en œuvre.

Cette étude démontre que, grâce à des mesures isothermes précises du système époxy-amine, la conductivité ionique peut être reliée quantitativement à la Tg et modélisée à l'aide de l'équation WLF bien établie. Ce travail a jeté les bases théoriques pour la surveillance diélectrique in situ ultérieure du durcissement dans des conditions non isothermes (la plupart des processus industriels réels étant non isothermes).