L´objectif du travail présenté dans ce manuscrit consiste à conserver les bonnes propriétés mécaniques du poly(butadiène) dihydroxytéléchélique (PBHT) tout en améliorant sa stabilité. Un des principaux verrous techniques de cette approche réside dans le fait que les doubles liaisons responsables la flexibilité du matériau sont également la cause de son vieillissement par oxydation. Les solutions proposées reposent sur l´utilisation de la métathèse comme outils de synthèse de polymères insaturés. Deux grandes voix de synthèse ont été étudiées : la polymérisation par ouverture de cycle via métathèse (ROMP) ainsi que la dépolymerisation fonctionnalisante (ADMET). Ces deux approches bien que prometteuses n’ont pas permis de sortir de la relation ciseau existante entre flexibilité et stabilité. Finalement, une solution basée sur le mélange entre deux polymères dihydroxytéléchéliques de basse température de transition vitreuse – poly(butadiene) et poly(isobutylene) a permis de répondre dans une certaine mesure aux cahier des charges. En parallèle a ces parties synthèses, une étude physique des relations structure-propriétés visant à améliorer la stabilité des oligomères a été apporté par mesure rhéologique du temps critique de réticulation. / The work reported in the following document is aiming at maintaining the good mechanical properties of diHydroxyTelechelic PolyButadiene HTPB while improving its stability. The major challenge of this approach is that the unsaturations responsible for the outstanding flexibility of the material are also rather sensitive to oxidation. The solutions presented in this study are based on the use of metathesis reactions as a tool for the design of new difunctional unsaturated oligomers. Two functionalization techniques have been investigated, on the one hand, the Ring Opening Methathesis Polymerisation (ROMP) and, on the other hand, the depolymerisation via Acyclic Diene METathesis (ADMET). Although promising, the latters proved to fall into the vicious circle consisting in simultaneously increasing the stability while losing the flexibility. Finally, a blending concept based on the mixture of two dihydroxytelechelic polymers, namely, poly(isobutylene) and poly(butadiene), could enable us to achieve our initial goal. In addition to the chapters focusing on polymer chemistry and synthesis, a physical study of the parameters influencing the aging of unsaturated oligomers have been set-up and the properties relationship using measurements of the critical time.

Les explosifs sont des matériaux qui, bien que potentiellement sensibles, sont conçus pour être stables en conditions normales, ainsi que lors de sollicitations mécaniques, chimiques ou thermiques « faibles ». Pourtant, sous sollicitations mécaniques de faible intensité, comme les impacts basse vitesse, ils peuvent réagir de manière intempestive. Les propergols, et plus particulièrement la butalite, objet de notre étude, présentent ce caractère : on observe des « réactions » pour des vitesses d'impacts inférieurs à 100 m.s-1, dont l'origine est probablement liée à l'endommagement microstructural du matériau.Dans ce contexte, le but ultime du CEA2 Gramat est d'obtenir un outil de prédiction de la vulnérabilité des matériaux énergétiques pour les impacts à basse vitesse de type tour de chute. Pour ce faire, il est essentiel de disposer de données sur la morphologie et le comportement (thermo)mécanique macroscopique du matériau considéré, de ses phases constitutives à l'échelle mésoscopique et de ses interfaces.Ainsi l'objectif de la thèse est de déterminer le type et le niveau de(s) endommagement(s) apparaissant(s) dans une « butalite inerte » suite à un impact mécanique dit « à basse vitesse » (i.e., inférieure à 100 m.s-1) réalisé à l'aide d'un dispositif de type tour de chute modifié, associant un suivi par vidéo numérique rapide et une analyse microtomographique ante- et post-essai, en étudiant le ou les phénomènes physiques à l'origine des réactions sous « faibles » sollicitations, leur évolution et leur(s) origine(s) physique(s). Les grains sont modélisés par une loi de comportement purement élastique et la matrice en PBHT est décrite par une loi visco-hyper-élastique (couplage d'une série de Prony et du modèle de Mooney-Rivlin). / Although they are potentially sensitive, energetic materials are designed to be stable under normal conditions, as well as “weak” mechanical, chemical or thermal loadings. However, under low mechanical loadings, such as low velocity impacts, they may react untimely. Propellants and especially the butalite, object of our study, show "reactions" to impact velocities below 100 m.s-1, whose origin is probably related to the material microstructural damage.In this context, the ultimate goal of CEA2 Gramat is to obtain a predicting tool for the vulnerability of energetic materials for low velocity impacts as drop weight test. So it is essential to have data on the morphology and macroscopic (thermo)mechanical behavior, its component phases at the mesoscopic scale and its interfaces.Thus, the objective of the thesis is to determine the type and the damage(s) level(s) generating in an "inert butalite", during a low velocity mechanical impact (i.e., less than 100 m.s-1), using a fast camera recording and ante- and post-test microtomographic analysis, or by studying the physical phenomena which are at the origin of reactions, their evolution and physical origin(s). Grains are represented by a purely elastic model and HTPB matrix is described by a visco-hyper-elastic model (coupling a Prony serie and Mooney-Rivlin model).

Les explosifs sont des matériaux qui, bien que potentiellement sensibles, sont conçus pour être stables en conditions normales, ainsi que lors de sollicitations mécaniques, chimiques ou thermiques " faibles ". Pourtant, sous sollicitations mécaniques de faible intensité, comme les impacts basse vitesse, ils peuvent réagir de manière intempestive. Les propergols, et plus particulièrement la butalite, objet de notre étude, présentent ce caractère : on observe des " réactions " pour des vitesses d'impacts inférieures à 100 m.s-1, dont l'origine est probablement liée à l'endommagement microstructural du matériau. Dans ce contexte, le but ultime du CEA Gramat est d'obtenir un outil de prédiction de la vulnérabilité des matériaux énergétiques pour les impacts à basse vitesse de type " tour de chute ". Pour ce faire, il est essentiel de disposer de données sur la morphologie et le comportement (thermo)mécanique macroscopique du matériau considéré, de ses phases constitutives à l'échelle mésoscopique et de ses interfaces. Ainsi l'objectif de la thèse est de déterminer le type et le niveau de(s) endommagement(s) apparaissant(s) dans une " butalite inerte " suite à un impact mécanique dit " à basse vitesse " (i.e., inférieure à 100 m.s-1) réalisé à l'aide d'un dispositif de type tour de chute modifié, associant un suivi par vidéo numérique rapide et une analyse microtomographique ante- et post-essai, en étudiant le ou les phénomènes physiques à l'origine des réactions sous " faibles " sollicitations, leur évolution et leur(s) origine(s) physique(s). Les grains sont modélisés par une loi de comportement purement élastique et la matrice en PBHT est décrite par une loi visco-hyper-élastique (couplage d'une série de Prony et du modèle de Mooney-Rivlin).