Contribution à l’étude du comportement mécanique de matériaux composites biosourcés lin/PA11 élaborés par thermocompression
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Abstract EN:
Eco-composites are of growing interest to the research and industrial community. These new types of composites are mainly obtained by adding natural fibres to a polymeric matrix. However, the resulting materials must match or surpass the properties of “classic composites” in order to be economically viable. With this in mind, we investigated the properties of a bio-based Polyamide 11 (PA11) reinforced with flax fibres which was prepared by thermo-compression. These natural fibres were selected because their properties are closed to those of glass fibres. A preliminary study was carried out in order to assess the sustainability of both flax fibres and PA11 with the thermo compression process. The mechanical properties for temperatures ranging from -20°C up to 40°C were investigated for both components. A hydrothermal ageing process was also studied. Subsequently, process parameters for thermo-compression such as temperature and pressure were optimised by studying the mechanical properties of 0° laminates composites of PA11 reinforced flax fibres. This work also identified the optimal volume fraction of flax fibres for this composite. Finally, we focused on tensile properties and damage development of [0°-90°]4s laminates.
Abstract FR:
Les éco-composites sont généralement obtenus en associant un renfort de fibres naturelles à une matrice polymérique. Etudier une association inédite de fibres et de polymère ne suffit pas, il faut que les propriétés du matériau résultant répondent à un cahier des charges adapté. Pour cela nous avons choisi d’associer du lin, fibre naturelle dont les propriétés sont parmi les plus proches de celles du verre et du PA11, thermoplastique bio-sourcé de haute performance. Le composite est élaboré par thermocompression. Une étude préliminaire visant à garantir la viabilité des composants lors de la mise en œuvre a d’abord été effectuée. Ainsi, on s’est intéressé à l’influence de l’exposition à haute température sur les propriétés des matériaux pris séparément. L’évolution de leurs propriétés mécaniques dans une gamme de températures d’usage (-20°C, 0°C, 20°C et 40°C) ainsi que l’effet du vieillissement hygrothermique ont été étudiés. Ensuite, les paramètres optimaux de mise en œuvre (température, pression) et le taux volumique de fibres ont été déterminés via les propriétés mécaniques d’un composite unidirectionnel 0° (pli élémentaire de notre composite final). Une étude approfondie des propriétés mécaniques en traction et l’endommagement du composite unidirectionnel puis du stratifié [0°-90°]4s a finalement été menée.