Study of agro-composite hemp/polypropylene : treatment of fibers, morphological and mechanical characterization

par Hongchang Han

Thèse de doctorat en Systèmes Mécaniques et Matériaux

Sous la direction de Xiao Lu Gong.

Soutenue le 04-02-2015

à Troyes , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube) , en partenariat avec CSC (China Scholarship Council) (Organisme gouvernemental étranger) .

Le président du jury était Rézak Ayad.

Le jury était composé de Xiao Lu Gong, Rézak Ayad, Stéphane Fontaine, Moussa Naït Abdelaziz, Di Zhang, Abdelkhalak El Hami, Abel Cherouat.

Les rapporteurs étaient Stéphane Fontaine, Moussa Naït Abdelaziz.

  • Titre traduit

    Étude des agro-composites chanvre/polypropylène : traitement des fibres, caractérisation morphologique et mécanique


  • Résumé

    L’utilisation des fibres végétales dans les polymères composites suscite de nombreuses investigations. Avant de mélanger les fibres végétales dans le polymère, un traitement chimique peut être effectué permettant de réduire l’hydrophilicité des fibres et d’améliorer l'adhérence à l’interface fibre/matrice. Dans cette thèse, l'eau et l'alcali sont utilisés d'abord pour traiter les fibres de chanvre, puis trois agents silane : 3-(triméthoxysilyl)propyl méthacrylate (MPS), N-[3- (triméthoxysilyl)propyl] aniline (PAPS) et (3-Aminopropyl)-triéthoxysilane (APS), sont utilisés pour modifier plus ou moins la surface des fibres de chanvre. Ces fibres traitées ou modifiées sont ensuite mélangées avec le polypropylène (PP) pour la fabrication des composites. Les effets de ces différents traitements sur la structure, les composants et l’hydrophilicité des fibres, et les propriétés mécaniques de ces composites sont mis en évidence. Nous avons étudié ensuite l’effet de vieillissement sur leurs comportements mécaniques, notamment l'humidité, la température et le rayonnement ultraviolet. Les résultats ont montré que le traitement de fibres par l'eau et l’alcali a des effets considérables sur la structure de fibres, les propriétés mécaniques et la durabilité des composites renforcés. La modification par l'agent de silane a une influence moins importante sur la structure des fibres, pourtant son groupe fonctionnel a une influence significative sur les propriétés mécaniques et la résistance au vieillissement des composites renforcés


  • Résumé

    Using agro fiber as reinforcement of polymer com-posites attracts numerous investigations due to the good mechanical properties and environmental benefits. Prior to blend agro fiber with polymer, chemical treatment can be employed to treat agro fiber for the purpose of reducing the hydrophilicity of fiber and improving the interfacial adhesion fi-ber/polymer matrix. In this thesis, water and alkali are utilized to treat hemp fiber firstly and then three silane agent as 3-(Trimethoxysilyl)propyl methacry-late (MPS), N-[3-(Trimethoxysilyl)propyl]aniline (PAPS) and (3-Aminopropyl)-triethoxysilane (APS) are employed to modify the hemp fiber surface. These treated or modified fibers are blended respectively with polypropylene (PP) to fabricate the hemp fiber/PP composites. The effects of these different treatments on the structure, components and hydro-philicity of fiber, and the mechanical properties of the reinforced PP composites are studied. Moreover, the accelerated ageing experiments including humidity, temperature and ultraviolet of the reinforced PP composites are conducted. The results showed that the fiber treatment of water and alkali has a considerable effect on fiber structure, mechanical properties and durability of the reinforced compo-sites. The silane agent modification of fiber has less influence on the fiber structure but its functional group has great influence on the mechanical proper-ties and ageing resistance of the reinforced compo-sites.


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