Study of the ageing of VMQ silicone under mechanical stress - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2022

Study of the ageing of VMQ silicone under mechanical stress

Etude de vieillissement d’un silicone de type VMQ sous contrainte mécanique

(1)
1

Abstract

During their in-service use (up to 11 years) for mechanical blocking and damping function at room temperature, VMQ silicone O-rings showed high CS values, indicating a decrease in their elastic properties. The aim of the thesis was, on the one hand, to try to determine the factors influencing the changes in CS and the corresponding mechanisms and, on the other hand, to estimate the lifetime of the seals under real conditions in an industrial site. Firstly, CS was measured after accelerated ageing tests under compression with variation of time (up to 2 years), temperature (from 30 to 160°C), compression and shear ratios, oxygen (from 0 to 99,9 %) and humidity quantities (from 5 to 100% RH) and the presence or not of PP. Based on the principle of the time-temperature equivalence, the different CS isotherms obtained were used to determine the shift factor obeying an Arrhenius law in order to plot the different master curves. The hypotheses of mechanisms (entanglement of the dangling chains and chain ends, oxidative cross-linking and hydrolysis followed by recombinations) to explain the behaviour of the silicone in CS were discussed in terms of structure-property relationships thanks to a physicochemical (DSC, FTIR, equilibrium swelling and solid state NMR) and mechanical (IRHD microhardness and DMA) analytical approach. It clearly appears that humidity plays a key rôle during the ageing of silicones.
Au cours de leur utilisation en service (jusqu’à 11 ans) pour une fonction de calage et d’amortissement mécanique à température ambiante, des joints toriques en silicone VMQ ont montré des valeurs de DRC élevées témoignant d’une diminution de leurs propriétés élastiques. Le but de la thèse était, d’une part, d’essayer de déterminer les facteurs influant sur l’évolution de la DRC et les mécanismes associés et, d’autre part, d’estimer la durée de vie des joints en conditions réelles sur site industriel. Tout d’abord, la DRC a été mesurée après des vieillissements accélérés sous compression en faisant varier le temps (jusqu’à 2 ans), la température (de 30 à 160 °C), le taux de compression, le taux de cisaillement, le taux d’oxygène (de 0 à 99,9 %), le taux d’humidité (de 5 à 100 % HR) et la présence ou non de PP. En se basant sur le principe d’équivalence temps-température, les différentes isothermes de DRC obtenues ont permis de déterminer un facteur de glissement obéissant à une loi d’Arrhenius pour tracer les différentes courbes maitresses. Les hypothèses de mécanismes émises (enchevêtrements des chaines pendantes et des extrémités de chaine, réticulation oxydante et hydrolyse suivie de recombinaisons) pour expliquer le comportement du silicone en DRC ont été discutées en termes de relation structure-propriété grâce à une approche analytique physico-chimique (DSC, IRTF, gonflement à l’équilibre et RMN du solide) et mécanique (microdureté DIDC et DMA). Il apparait clairement que l’humidité joue un rôle clé dans le vieillissement des silicones.
Fichier principal
Vignette du fichier
102686_BRAHAMI_2022_archivage.pdf (6.45 Mo) Télécharger le fichier
Origin : Version validated by the jury (STAR)

Dates and versions

tel-03696550 , version 1 (16-06-2022)

Identifiers

  • HAL Id : tel-03696550 , version 1

Cite

Haoua Brahami. Etude de vieillissement d’un silicone de type VMQ sous contrainte mécanique. Mécanique des matériaux [physics.class-ph]. HESAM Université, 2022. Français. ⟨NNT : 2022HESAE033⟩. ⟨tel-03696550⟩
86 View
79 Download

Share

Gmail Facebook Twitter LinkedIn More