Incorporation de co-produits de paille de blé dans des matrices thermoplastiques : approche de la comptabilité charge-matrice et propriété des composites : thèse pour le doctorat en sciences spécialité Chimie des matériaux
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Abstract EN:
Wheat is one of main agricultural resources of Champagne-Ardenne (French region). Some by-products such as bran or straw are given an added value by local firms for non food applications. The objective of this work was to develop some outlets for lignocellulosic materials which are produced from an industrial hydrolysis process of wheat straw. At this prospect, new composites based on these fillers have been made by extrusion followed by injection moulding. Two types of matrices have been used: hydrophobic polypropylene for automotive applications and biodegradable polyester for agricultural or packaging applications. Composites based on polypropylene are rigid and brittle even at low lignocellulosic contents (10% wt). Unfortunately, the addition of coupling agents did not modify this mechanical behaviour. On opposite, matrix ductility is preserved for reinforced polyester till 30% wt of filler. To try to explain these two different mechanical behaviours, surface properties have been investigated by contact angle measurements. Result is that polyester seems to be the most suited matrix for the studied lignocellulosic fillers, because in this case determined interfacial tensions are close to zero. This material shows better filler - matrix compatibility compared to composites based on polypropylene
Abstract FR:
Le blé est une des ressources agricoles de la région Champagne Ardenne et ses co-produits (son , paille,) sont valorisés par des entreprises pour des applications non alimentaires. L'objectif de mes travaux était de valoriser un co-produit lignocellulosique, issu d'un procédé industriel d'hydrolyse de paille de blé. Dans cette perspective, des matériaux composites innovants à matrice thermoplastique chargée par ces matériaux lignocellulosiques ont été élaborés par extrusion. Deux types de matrice ont été considérés : une matrice polypropylène de nature hydrophobe pour des applications en automobile et une matrice polyester biodégradable moins hydrophobe pour des applications dans les secteurs agricole ou de l'emballage. Les composites élaborés à partir de polypropylène sont rigides et cassants même avec une incorporation de seulement 10% en poids de matériaux lignocellulosiques. L'ajout d'un agent de pontage n'a pas permis de modifier ce comportement. Par contre, l'incorporation d'un taux de charge de 30% dans le polyester permet de conserver ses propriétés de ductilité avec un très bon effet renforçant. Pour expliquer ces différences de comportement mécanique, les propriétés de surface ont été évaluées à travers l'étude de la mouillabilité des différentes matières premières. Ainsi, le polyester apparaît être la matrice la plus adaptée pour être chargée par les co-produits de paille de blé étudiés car la tension interfaciale de ces systèmes est proche de zéro. Ces composites présentent donc une bonne compatibilité charge - matrice contrairement aux composites à base de polypropylène