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Lods, Louise. De la mise en œuvre à l'analyse du comportement mécanique de composites techniques biosourcés recyclables polymères thermoplastiques/fibres continues de bambou

Lods, Louise (2021). De la mise en œuvre à l'analyse du comportement mécanique de composites techniques biosourcés recyclables polymères thermoplastiques/fibres continues de bambou.

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Résumé en francais

Depuis quelques années, les fibres naturelles suscitent l'intérêt des scientifiques et des industriels en raison de leur faible densité, d'un coût compétitif ainsi que de leur caractère renouvelable et biodégradable. De par ses propriétés mécaniques spécifiques et son bilan environnemental avantageux le bambou est une alternative intéressante au verre sous la morphologie fibre. Cependant, il faut maitriser la variabilité des propriétés et une sensibilité accrue à l'humidité. L'objectif de ce travail de thèse est d'élaborer des composites techniques à matrice thermoplastique avec renfort fibres bambou continues, totalement biosourcés et recyclables. Dans un premier temps, la reproductibilité du bambou et ses propriétés en tant que matériau de renfort ont été étudiées par analyse thermique (entre différentes espèces et en différents points de la canne). Pour optimiser le cycle de vie du composite final, un bambou à croissance locale a été choisi. Un protocole d'extraction des fibres de bambou a été mis au point. Ce procédé de défibrage alliant approche mécanique et chimique a permis d'obtenir des fibres exemptes de matrice végétale ce qui est favorable à une bonne interface avec la matrice polymère. De plus, les fibres de bambou ne sont pas endommagées par le traitement, et donc leurs propriétés mécaniques sont maintenues avec un module de Young de 26 GPa. En parallèle, les conditions de mise en œuvre des composites thermoplastiques/fibres continues de bambou ont été établies et des échantillons ont été réalisés. Deux thermoplastiques ont été utilisés pour cette étude : la matrice polyamide méta-xylylène diamine 10 pour l'approche fondamentale et la matrice polyamide 11 ignifugée pour satisfaire aux exigences de normes Feu, Fumées, Toxicité (FFT). La dernière étape a été consacrée à l'analyse du comportement mécanique dynamique en cisaillement et en élongation de composites élaborés à l'échelle "laboratoire". Les performances obtenues avec ces composites biosourcés recyclables sont cohérentes avec le cahier des charges de composites techniques. Enfin, des échantillons de taille "pilotes" multiplis multidirectionnels mis en œuvre au laboratoire, ont des performances très encourageantes. Cette recherche est insérée dans le programme "BAmboo continuous fibre reinforced biobased Matrices COmposites / BAMCO" supporté par la BPI et le Conseil Régional d'Occitanie dans le cadre du FUI 24.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Dantras, Eric
Lacabanne, Colette
Ecole doctorale:Sciences de la matière (SdM)
laboratoire/Unité de recherche :Centre Interuniversitaire de Recherche et d'Ingénierie des MATériaux (CIRIMAT), UMR 5085
Mots-clés libres :Fibres techniques de bambou - Polyamides biosourcés - Matrices thermoplastiques - Composites recyclables - Ignifugeant - Analyse thermique - Analyse mécanique - Module vitreux/caoutchoutique
Sujets :Sciences des matériaux
Déposé le :23 Feb 2022 13:22