Les résines époxy représentent une grande partie des matrices utilisées dans les composites polymères à fibres longues. Il existe un grand nombre d'applications dans le domaine maritime pour ce type de matériaux. Ils sont notamment utilisés dans la fabrication de la plupart des coques de navires de plaisance, sur des superstructures de bâtiments militaires ou encore plus récemment dans des pâles d'hélices en composite.

L'environnement marin dans lequel vont évoluer ces matériaux représente un milieu agressif pouvant affecter leurs propriétés mécaniques. Ces matériaux composites étant utilisés pour des pièces et éléments structurants, il y a un fort intérêt à connaitre leur tenue au vieillissement. Bien qu'à très court terme ces matériaux soient majoritairement insensibles, ce n'est pas nécessairement le cas pour des temps longs comme ceux communément prévus dans le milieu maritime.

Les principales conséquences que peut avoir l'environnement marin sur les composites et polymères (plastification, hydrolyse, lessivage, etc.) peuvent être corrélées avec la prise en eau du matériau. Ainsi, afin de qualifier ou quantifier l'impact du vieillissement en milieu marin sur les propriétés mécaniques de ces matériaux, on procède à des caractérisations mécaniques sur matériaux vieillis en milieu marin. Or, pour obtenir des temps de vieillissement courts –au regards des temps nécessaires en condition réelle– les températures de vieillissement sont augmentées. Cela permet d'accélérer la prise en eau et donc les différents phénomènes de vieillissement associés. Une question se pose cependant quant à la représentativité de tels essais. En effet, il existe d'autres phénomènes physiques thermosensibles voire thermo activables. C'est notamment le cas du vieillissement physique qui n'intervient qu'à des températures inférieures à la température de transition vitreuse (Tg). L'impact sur les propriétés mécaniques sont diverses. On notera toutefois la diminution de l'allongement à la rupture ainsi que l'augmentation de la contrainte seuil.

Cette étude, cofinancée DGA Ifremer, s'est donc intéressée au couplage entre le vieillissement physique et la prise en eau ainsi que leurs conséquences respectives sur les propriétés mécaniques d'une résine époxy utilisée dans la fabrication de composites dans le domaine maritime. La résine étudiée est une époxy DGEBA DGEBF SR8100 de chez Sicomin ayant une Tg initiale de 75°C. Des travaux préliminaires ont permis d'identifier de la plastification induite par le vieillissement en eau de mer. Cette plastification a provoqué une chute de la contrainte seuil de l'ordre de 40% ainsi qu'une baisse de le Tg de 15°C. Du vieillissement physique a également été identifié lors de vieillissements en humidité relative et à une température de 40°C.

Des essais permettant de découpler le vieillissement physique et la plastification ont donc été réalisés. Le vieillissement physique « pur » a été réalisé par différentes mises en température d'éprouvettes de traction en veillant à bien éviter tout autre phénomène physique au cours des vieillissements. Les résultats de ces vieillissements physiques pur sont une augmentation de la contrainte seuil de 30% une fois à un état semblant stable et ce pour les trois températures de vieillissement étudiées. La dépendance de la vitesse de réaction à la température a également été identifiée. Une autre série d'essais s'est concentrée sur les cinétiques de vieillissement physique en eau de mer de la résine préalablement saturée en eau. On observe des vitesses de réaction nettement supérieures à celles relevées lors des essais de vieillissement physique pur aux mêmes températures de vieillissement.

La présence de vieillissement physique dans la résine peut impacter les propriétés mécaniques des composites dans des cas de chargements où la matrice est la plus sollicité. Dans ce but, l'étude s'intéressera également aux propriétés en traction transverse et en fissuration sur un composite à fibres de carbone fabriqué avec cette même résine.