Développement durable des résines & composites biosourcées, recyclables, réparables et reprocessables (3r) à base d'huiles végétales époxydées
Institution:
Université Côte d'AzurDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The use of renewable biomass is a sustainable solution to replace petroleum resource. The vegetable oils (vo) have a wide availability, biodegradability, and low toxicity. Their functionalization, by epoxidation procedure, can produce cross-linkable monomers. The incorporation of dynamic covalent bonds, by dynamic hardeners, into crosslinked polymer networks is a powerful way to convert thermoset materials into reprocessable materials. The main purpose of this thesis is the synthesis and characterization of evos-based thermosets and bio-composites with recyclability properties. The copolymerization reactions of a series of 12 new evos with an aromatic diacid hardener were investigated through a series of studies starting with the nature of initiator influence, the epoxide/hardener ratio, the evos content in epoxy groups and finalizing with recyclability analysis. The influence of the initiator and the epoxy / hardener ratio were investigated as parameters affecting not only the copolymerization reactions but also the networks mechanical and chemical recycling. The twelve new evos homopolymers or copolymers showed a large variety of properties, from soft to brittle, in strong correlation with the epoxy content of the starting monomers. The synthetized thermosets displayed properties of recyclability, repairability, reshapability (3R) and shape memory. Finally, a selection of evos-based resins were reinforced with flax fibers and PLA woven for the production of reprocessable bio-composites. The synthetized bio-composites showed also recyclability properties, the flax fibers being recuperated after chemical recycling and reused for the production of a second-generation composite.
Abstract FR:
L'utilisation de la biomasse renouvelable est une solution durable pour remplacer les ressources petrolieres. Les huiles vegetales (vo) ont une grande disponibilite, biodegradabilite et une faible toxicite. Leurs fonctionnalisation, par epoxydation, peut conduire a des monomeres reticulables. L'incorporation de liaisons covalentes dynamiques, via de durcisseurs, dans des reseaux de polymeres reticules est un moyen de conferer aux materiaux thermodurs un caractere recyclable. L'objectif principal de cette these est la synthese et la caracterisation de resines et bio-composites a base d'evo, avec des proprietes de recyclabilite. Les reactions de copolymerisation d'une serie de 12 nouveaux evo avec un durcisseur diacide aromatique ont ete etudiees a travers une serie d'etudes commençant par l'influence de la nature de l'initiateur, le rapport epoxyde / durcisseur, la teneur en evo en fonctions epoxydes et finissant par une analyse de recyclabilite. L'influence de l'initiateur et le rapport epoxy / durcisseur ont ete etudies comme parametres affectant non seulement les reactions de copolymerisation mais egalement le recyclage mecanique et chimique. Les douze nouveaux homopolymeres ou copolymeres evo ont montre une grande variete de proprietes, en forte correlation avec la teneur en epoxydes des monomeres de depart. Les materiaux synthetises ont presente des proprietes de recyclabilite, reparabilite, remodelage (3R) et de memoire de forme. Enfin, une selection de ces resines a ete renforcee avec des fibres de lin et du PLA pour la production de bio-composites. Les bio-composites synthetises ont egalement montre des proprietes de recyclabilite, les fibres de lin recuperees apres recyclage chimique ayant ete reutilisees pour la production d'un composite de deuxieme generation.