Nanofibres de cellulose pour la production de bionanocomposites

Cellulose nanofibers for the production of bionanocomposites

• Auteur / Autrice : Oleksandr Nechyporchuk
• Direction : Frédéric Pignon, Naceur Belgacem, Ana Maria Botelho do Rego
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux, mécanique, génie civil, électrochimie
• Date : Soutenance le 02/10/2015
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE) en cotutelle avec Instituto superior técnico (Lisbonne)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire rhéologie et procédés (Grenoble) - Laboratoire de génie des procédés pour la bioraffinerie, les matériaux bio-sourcés et l’impression fonctionnelle (Grenoble ; 1995-....) - Centro de Química-Física Molecular
• Jury : Président / Présidente : Etienne Fleury
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Pignon, Naceur Belgacem, Ana Maria Botelho do Rego, Philippe Cassagnau, Albert Magnin, Amélia Almeida
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alain Ponton, Ana Paula Duarte

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymérisation

Matériaux hybrides

Rayons X -- Diffusion

Rhéologie

Cellulose

Mots clés libres

Nanofibrilles de cellulose (NFC)

Rhéologie

Instabilités d’écoulement

Diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS)

Nanocomposites

Polymérisation en miniémulsion

Nanofibrillated cellulose (NFC)

Rheology

Flow instabilities

Small-angle X-Ray scattering (SAXS)

Nanocomposites

Miniemulsion polymerization

Résumé

Un des principaux challenges dans le contexte du développement des matériaux biocomposites est de remplacer les matières plastiques à base de pétrole par des matériaux biosourcés. En raison de leurs origines naturelles, d'une résistance relativement élevée et de leur capacité à former des produits transparents, les nanofibres de cellulose possèdent un grand potentiel d'applications dans les matériaux composites. Dans ce travail des résultats ont été apportés premièrement sur l'optimisation des procédés de productions de nanofibres de cellulose par des traitements biochimiques et mécaniques, deuxièmement sur leurs propriétés rhéologiques et structurelles en milieu aqueux et troisièmement sur la production de composites à matrice de latex. Les questions de dispersions homogènes de nanofibres de cellulose dans la matrice et des interactions entre ces composants à des fins de renforcement des bio-composites ont été étudiés en détails.

One of the main challenges in the context of biocomposites development is to replace petroleum-based materials with bio-based. Because of their natural origin, relatively high strength and the ability to form transparent products, cellulose nanofibers have a large potential for application in the composite materials. This work was focused primarily on the optimization of cellulose nanofiber production methods using biochemical and mechanical treatments, secondly on their rheological and structural properties in an aqueous medium and thirdly on the production of latex-based composites. The questions of homogeneous dispersion of cellulose nanofibers in the matrix and the interactions between these components for the purpose of matrix reinforcement are particularly addressed.