# Relations structure-propriétés dans les élastomères polyuréthanes : influence de la phase rigide sur les propriétés mécaniques aux grandes déformations

Louise Bouffard, Sophia Necib Ammour, Julien Delcroix, Pierre Rublon, Xavier Morelle, Françoise Méchin, Paul Sotta

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Louise Bouffard, Sophia Necib Ammour, Julien Delcroix, Pierre Rublon, Xavier Morelle, et al. Relations structure-propriétés dans les élastomères polyuréthanes : influence de la phase rigide sur les propriétés mécaniques aux grandes déformations. 32eme Congrès sur la DEformation des Polymères Solides - DEPOS32, Mar 2025, Poitiers, France. hal-05208282

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Submitted on 12 Aug 2025

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# Relations structure-propriétés dans les élastomères polyuréthanes : influence de la phase rigide sur les propriétés mécaniques aux grandes déformations

Louise Bouffard <fnref n="1" />,<fnref n="2" />, Sophia Necib Ammour <fnref n="2" />, Julien Delcroix <fnref n="3" />, Pierre Rublon <fnref n="3" />
Xavier Morelle <fnref n="1" />, Françoise Méchin <fnref n="1" />, Paul Sotta <fnref n="1" />

Les élastomères polyuréthanes sont utilisés pour certaines applications industrielles de haute technologie. Naval Group utilise ces matériaux sous des conditions de sollicitations dynamiques, en particulier à la rupture. Dans ce travail, nous cherchons à comprendre les relations entre la microstructure et les comportements mécaniques aux grandes déformations à l'aide d'une approche multi-échelle. L'objectif est de chercher à identifier le ou les paramètres les plus influents sur la réponse mécanique aux grandes déformations et potentiellement sur la résistance à la rupture.

Les élastomères polyuréthanes segmentés (PUs) sont des copolymères à blocs présentant une alternance de segments souples (SS) et rigides (SR) (Figure 1). Du fait de l'incompatibilité thermodynamique entre SS et SR, au cours de la mise en forme et/ou de la réticulation du matériau, il se produit une micro séparation de phase en une phase riche en SR, pouvant contenir des domaines cristallins (cercle rouge), et une phase de SS contenant peu de SR dissous. Les degrés de ségrégation et d'associations physiques et/ou covalentes entre les segments souples et rigides offrent alors une multitude de microstructures possibles.

<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>**Figure 1.**Les différents états des segments rigides (SR) dans les PU segmentés</figcaption></figure>

Les matériaux utilisés dans cette étude sont trois types de PUs présentant des paramètres structuraux différents : d'une part, deux élastomères thermoplastiques de structure linéaire avec des teneurs en segments rigides différentes, et d'autre part, un élastomère polyuréthane réticulé chimiquement et par des associations physiques formées par les domaines rigides.

Une approche expérimentale combinant plusieurs techniques nous permet de distinguer la réponse de la matrice élastomère souple, et d'évaluer la contribution potentielle des domaines rigides au renfort mécanique. Nous montrerons en particulier comment la RMN bas champ peut être novatrice dans la quantification des domaines rigides (cercles rouges et verts). Ces résultats

seront mis en perspectives avec des essais mécaniques de cyclage en traction. La proportion de segments rigides influe fortement sur la nature des associations, la rigidité et la capacité des systèmes à se déformer.

Pour conclure, l'influence de la fraction de domaines rigides sur la réponse mécanique des PUs a été mise en évidence, donnant des premières clés de lecture sur leur conséquence sur les propriétés à rupture. Plusieurs autres paramètres multi-échelles (cristallisation sous traction, morphologie et orientation des domaines) restent encore à explorer pour identifier quels sont le ou les paramètres matériaux principaux qui contrôlent le comportement à rupture des PUs.

**Mots clés** : Polyuréthanes segmentés, élastomères, relations structure-propriétés, RMN bas champ du solide, propriétés mécaniques.

Références

1. D'après MACOSKO CW, Fundamentals of reaction injection molding. New York, 1989.

<footnote n="1">¹ Université Claude Bernard Lyon 1, INSA Lyon, Université Jean Monnet, CNRS UMR 5223, Ingénierie des Matériaux Polymères F-69621 Villeurbanne, France</footnote>

<footnote n="2">²Naval Group - Technopôle de la mer, 83190 Ollioules, France</footnote>

<footnote n="3">³NAVAL Group - Centre d'Expertise des Structures et Matériaux Navals (CESMAN) - Technocampus Océan, 44340 BOUGUENAIS, France</footnote>