Influence de traitements physico-chimiques des renforts sur le comportement mécanique des composites à base de co-produits de bois

par Florence Saulnier

Thèse de doctorat en Génie Mécanique

Sous la direction de Alexis Beakou.

Soutenue le 12-12-2013

à Clermont-Ferrand 2 , dans le cadre de École doctorale des sciences pour l'ingénieur (Clermont-Ferrand) , en partenariat avec Institut Pascal (Aubière, Puy-de-Dôme) (équipe de recherche) .

Le président du jury était Marc Dubois.

Le jury était composé de Alexis Beakou, Karine Charlet, Christine Delisee.

Les rapporteurs étaient Laurent Guillaumat, Dominique Derome.


  • Résumé

    Cette thèse porte sur le traitement de la farine de bois et son utilisation comme renforts de composites à matrice polymère. En effet, l’incompatibilité entre le bois, hydrophile, et les polymères, généralement hydrophobes, est la principale difficulté de mise en oeuvre des composites bois-polymère. Un traitement des renforts bois est alors nécessaire pour améliorer les propriétés mécaniques et hygroscopiques des composites. Un traitement par fluoration directe est ici proposé pour diminuer le caractère hydrophile du bois et augmenter son adhésion avec la matrice polymère. Après une phase de développement et de réglage du traitement, une caractérisation physico-chimique de la farine de bois non-traitée ou fluorée a été réalisée afin d’observer l’effet de la fluoration. Le greffage de fluor sur les constituants du bois a été validé, et une diminution du nombre des sites de sorption de l’eau dans le bois a été constatée. Cette réduction a conduit à une diminution de la teneur en eau du bois après fluoration. En outre, la structure physique des particules et le comportement thermique du bois n’ont pas été modifiés par le traitement. Des composites bois-polyester ont été fabriqués par moulage par compression à chaud, avec des renforts non-traités et fluorés. Ceux-ci ont été testés en traction, en flexion, et en fluage afin d’observer l’influence du traitement sur les propriétés mécaniques des composites. Par ailleurs, une caractérisation hygroscopique a également été conduite. Les résultats montrent que la fluoration directe des renforts permet d’améliorer les propriétés mécaniques et hygroscopiques des composites bois-polyester.

  • Titre traduit

    Influence of physico-chemical treatments of the reinforcements on the mechanical behaviour of wood-polymer composites


  • Résumé

    This thesis focuses on the treatment of wood flour used as reinforcement for polymer matrix composites. Indeed, the lack of compatibility between the hydrophilic wood and the hydrophobic polymers is the major difficulty encountered when processing wood-polymer composites. The treatment of the wood reinforcements is necessary to improve the mechanical and hygroscopic properties of the composites. Here, we proposed to apply direct fluorination to wood flour in order to reduce its hydrophilic character and then improve its compatibility with polymer matrix. Physicochemical characterization of the non-treated and fluorinated wood flours was carried out to observe the fluorination effects. The success of the fluorine grafting onto the wood components was confirmed by chemical analyses. Moreover, significant decrease in the number of moisture adsorption sites in wood was observed. This reduction led to a decrease in the equilibrium moisture content of wood after direct fluorination. In addition, the physical structure of the particles and the thermal behaviour of the wood were not modified by the treatment. Wood-polyester composites were processed by hot compression moulding with non-treated and fluorinated reinforcements. These composites were characterized by tensile, flexural and creep tests. Furthermore, a hygroscopic characterisation was also carried out. The results showed an improvement of the mechanical and hygroscopic properties of the composites with the reinforcements fluorination.


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