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Thèse soutenue

Étude de nouveaux matériaux composites obtenus à partir de latex filmogènes et de whiskers de cellulose : effets de percolation mécanique

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Auteur / Autrice : Véronique Favier
Direction : Jean-Yves Cavaillé
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences et génie des matériaux
Date : Soutenance en 1995
Etablissement(s) : Grenoble INPG

Résumé

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De nouveaux materiaux composites, resultant de l'association originale d'un latex polymere filmogene et d'une suspension aqueuse de monocristaux (whiskers) de cellulose, ont ete elabores sous forme de films, par evaporation directe du melange aqueux. Pour des temperatures superieures a la temperature de transition vitreuse des composites, un effet de renfort remarquable et inhabituel pour les faibles fractions volumiques de whiskers mises en jeu (inferieures a 0. 1) a ete observe. Il se traduit par une forte augmentation du module elastique ainsi que du seuil de contrainte et une nette amelioration de la tenue en temperature. L'etude morphologique, l'analyse des essais mecaniques aux faibles et fortes deformations couplees a l'utilisation de differents modeles, ont permis de comprendre l'origine de ce renforcement. Ce dernier est attribue a un effet de percolation mecanique. Au-dela d'une fraction volumique critique (seuil de percolation estime dans le cas present a 0. 01), les whiskers forment un reseau connexe au sein de la matrice polymere. Les monocristaux de cellulose sont alors lies par des liaisons hydrogene qui controlent la cohesion et la rigidite du reseau. Des simulations par elements finis de structures aleatoires percolantes ont permis de prendre en compte le role de ces liaisons. Lorsque des procedes de mise en uvre empechant la formation du reseau - tels que l'extrusion - sont employes, on observe une chute des proprietes mecaniques. Celles-ci peuvent etre alors predites par des modeles plus classiques de type champ moyen