Etude de nanocomposites a renfort cellulosique et matrice poly(chlorure de vinyle) : mise en uvre, etude structurale, comportement mecanique

by Laurent Chazeau

Doctoral thesis in Sciences appliquées

Under the supervision of Jean-Yves Cavaillé.

defended on 1998

in Grenoble 1 .

  • Alternative Title

    Study of nanocomposites with a plasticised poly(vinyl chloride) matrix reinforced with cellulose whiskers : processing, structural study, mechanical behaviour


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  • Abstract

    Cette these presente la mise en uvre, la caracterisation microstructurale et l'etude des proprietes mecaniques d'un nouveau nanocomposite a matrice pvc plastifie renforce par des whiskers de cellulose. Ces renforts ont un facteur de forme eleve et un diametre nanometrique (surface d'interface matri-cerenfort de 150m#2/g). Le renforcement est particulierement important au passage de tg. Les modeles prenant en compte le facteur de forme et l'anisotropie des proprietes mecaniques des whiskers sur-estiment fortement la chute de module. L'hypothese d'une fraction de matrice immobilisee au voisinage de l'interface matrice-renfort et l'utilisation en deux etapes de l'equation d'halpin-kardos permettent neanmoins de la decrire correctement. Cette derniere description est egalement performante pour modeliser les courbes maitresses des composites. Ces courbes ne montrent pas de modification de la mobilite moleculaire de la matrice en presence de renforts, dans la fenetre temps-temperature etudiee. Le couplage mecanique et l'approche moleculaire de perez et al. Offrent alors une description complete du module viscoelastique des composites en fonction du taux de renfort, de la temperature ou de la frequence. L'approche moleculaire etendue au domaine non-lineaire predit le comportement plastique de la matrice dans le domaine vitreux. Un modele incremental base sur les resultats d'analyse mecanique dynamique, et la prise en compte de l'endommagement et des concentrations de contrainte rendent alors possible la modelisation du composite. Les essais de traction au dessus de tg montrent la encore un renforcement important du materiau par les whiskers. L'etude de l'endommagement en terme energetique et l'hypothese d'une adsoption des chaines pvc a la surface des whiskers offrent une description coherente de ce comportement via l'utilisation de la theorie de l'elasticite entropique. L'ensemble de ce travail met l'accent sur le lien entre comportement mecanique, microstructure, dynamique moleculaire et endommagement. La prise en compte de ces differents aspects permet une description (voire une prediction) globale du comportement mecanique des composites. De plus, l'etude du pvc plastifie est une contribution non negligeable a la comprehension de ce materiau.

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Informations

  • Details : 306 P.
  • Annexes : 250 REF.

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