Influence de l'utilisation d'une matrice recyclée sur le comportement et les performances d'un composite lin/polypropylène lors de sa mise en oeuvre et de son vieillissement hydrothermique.

Influence of a recycled matrix on the behavior and performances of a flax/polypropylene composites after manufacturing and hydrothermal ageing.

• Auteur / Autrice : Agnès Mattlet
• Direction : Shahram Aivazzadeh, Olivier Sicot, Laetitia Vouyovitch
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux
• Date : Soutenance le 08/11/2022
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département de Recherche en Ingénierie des Véhicules pour l'Environnement (DRIVE) (Nevers)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Université de Bourgogne (1970-....)
• Jury : Président / Présidente : Alexis Beakou
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Johnny Beaugrand
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alexis Beakou, Cyrille Sollogoub

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fibres naturelles

Composites polymères

Composites

Mots clés libres

Matériaux composites biosourcés

Procédé de mise en oeuvre

Polymère recyclé

Vieillissement

Bio-Sourced composite material

Process

Recycled plastics

Weathering

Résumé

Afin de répondre à l'intérêt grandissant autour de l'écologie, le développement de matériaux éco-responsables est devenu prépondérant dans des domaines tels que les transports et la mobilité. Le remplacement des fibres synthétiques par des fibres naturelles et des polymères vierges par des recyclés sont des solutions potentiellement intéressantes. En effet, ces matériaux présentent des propriétés mécaniques spécifiques similaires et une empreinte environnementale plus faible. Néanmoins, les fibres naturelles présentent une forte hydrophilie, ce qui peut poser problème lors d'une utilisation à long terme en extérieur. Les polymères quant à eux subissent des modifications lors de leur recyclage qui peuvent affecter leur compatibilité avec les fibres. L'objectif de cette thèse est d'étudier comment l'utilisation d'une matrice recyclée influe sur les propriétés d'usage de composites polypropylène/lin et sur leur comportement lors de vieillissements hydrothermiques et cycliques. Dans un premier temps, l'influence des paramètres de mise en œuvre (pourcentage d'agent compatibilisant, temps, température et pression de consolidation, vitesse de refroidissement et température de sortie du moule) sur les propriétés mécaniques des composites à matrice vierge a été étudiée afin d'obtenir un matériau de référence. Ensuite, l'impact de l'utilisation de matrices recyclées sur les propriétés du composite a été étudiée. Enfin, des vieillissements hydrothermiques et cycliques (immersion, gel, séchage) ont été appliqués aux différents composites (matrices vierges et recyclées). Une analyse multi-échelle conjuguant caractérisations physico-chimiques, structurales et mécaniques a été réalisée au cours du vieillissement afin de mieux comprendre l'effet de matrices recyclées sur le comportement dans le temps des composites.

To respond to the growing interest in ecology, the development of eco-responsible materials has become preponderant in areas such as transportation and mobility. One potential solution is to replace synthetic fibers by natural ones and virgin polymers by recycled ones. Indeed, these materials present similar specific properties and a lesser environmental footprint. However, natural fibers are very hydrophilic, which can be a problem in long-term outdoor use. As for the polymers, they undergo modifications during recycling that can affect their compatibility with fibers. This thesis' aim is to investigate how the use of a recycled matrix affects the properties of polypropylene/flax composites and their behavior under hydrothermal and cyclic ageing. First, the influence of processing parameters (compatibilizing agent's percentage, consolidation time, temperature and pressure, cooling rate and exit temperature) on the mechanical properties of virgin matrix composites was studied in order to obtain a reference material. Then, the impact of the use of recycled matrices on the properties of the composite was studied. Finally, hydrothermal and cyclic ageing (immersion, freezing and drying) were applied to all composites (with virgin and recycled matrices). A multiscale analysis combining physicochemical, structural and mechanical characterizations was carried out during ageing to better understand the influence of the matrix on the behavior of the composites over time.