Synthese d'agents de couplage, reactions de greffage en surface de fibres cellulosiques et proprietes d'interface fibres-matrices dans des materiaux composites a base polystyrene

par JOSE ANTONIO TREJO O'REILLY

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de JEAN YVES CAVAILLE.

Soutenue en 1997

à Grenoble INPG .

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  • Résumé

    L'objectif principal de ce travail est la modification chimique des fibres cellulosiques, afin d'ameliorer leurs proprietes interfaciales lors de leur utilisation comme renforts dans des materiaux composites a matrice polymere organique (polystyrene). La synthese d'un nouvel agent de couplage pour le systeme cellulose-polystyrene a ete entreprise par la voie de copolymerisation cationique. Une caracterisation complete de cet agent de couplage a ete faite par ftir, analyse elementaire, #1h-nmr, calorimetrie differentielle (dsc) et chromatographie par exclusion sterique (ces). La reactivite de ce copolymere a ete verifiee vis-a-vis des oh et des amines primaires par ftir. Les caracteristiques essentielles pour pouvoir l'utiliser comme agent de couplage sont : une bonne miscibilite avec le polystyrene (matrice), de longues chaines (mn 20000) et la presence des groupements reactifs (isocyanates) sur la chaine polymere. A titre comparatif, d'autres agents de couplage ayant des structures et des masses differentes ont ete utilises. Deux d'entre eux portent des anhydrides comme fonctions reactives vis-a-vis de la cellulose. La modification chimique des charges cellulosiques a ete verifiee par ftir, analyse elementaire, microscopie a balayage (meb). De plus, l'energie de surface des divers derives cellulosiques a ete mesuree par goniometrie (angle de contact) et chromatographie inverse (igc). L'impermeabilisation des surfaces cellulosiques vis-a-vis des liquides polaires a ete verifiee. L'adhesion (cisaillement interfacial) entre la cellulose et le polystyrene a ete mesuree par des techniques micromecaniques sur composites monofilamentaires. Les techniques utilisees ont ete la multifragmentation et le dechaussement ('pull-out'). Pour les composites a base de fibres cellulosiques courtes, l'effet du renforcement a ete verifie a l'aide de la spectroscopie dynamique (dma). Les parametres suivants ont ete etudies : taux de renfort et facteur de forme (longueur/diametre). Le modele d'halpin-kardos represente correctement le comportement de nos materiaux.


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  • Détails : 220 P.
  • Annexes : 140 REF.

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