Thèse soutenue

Mise en oeuvre et proprietes physiques et mecaniques de materiaux nanocomposites a matrice epoxy renforcee par des trichites de cellulose

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Auteur / Autrice :  Mireya Matos-Ruiz
Direction : Jean-Yves CavailléJean-François Gérard
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des matériaux
Date : Soutenance en 2000
Etablissement(s) : Lyon, INSA
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GEMPPM - Groupe d’Etudes de Métallurgie Physique et de Physique des Matériaux (Lyon, INSA) - LMM - Laboratoire des Matériaux Macromoléculaires (Lyon; INSA)

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Dans ce travail nous décrivons la mise en œuvre et les propriétés mécaniques des nouveaux matériaux composites à base de : (i) nanofibres (whiskers ou trichites) de cellulose de tunicier et (ii) une matrice thermodurcissable de type époxy. Une voie d'association du système réactif époxy/amine avec les trichites en milieu aqueux est requise par la nécessité d'éviter l'agrégation des whiskers avant dispersion et des problèmes de haute viscosité du mélange réactif. Les microfibrilles de tunicine possèdent un potentiel renforçant important grâce à leur rapport de forme (LID) élevé, voisin de 100 (longueur moyenne de 10 nm, diamètre moyen de 1 f-tm) , une haute cristallinité (95%) et des propriétés mécaniques élevées (module d'Young le long de l'axe principal estimé entre 130 et 150 GPa). L'efficacité des fibres est mise en évidence par l'analyse dynamique mécanique (petites déformations) et par des essais de traction statique (grandes déformations) des films dans le domaine du caoutchouc (T>Tg). Leur haut potentiel de renfort est du : (i) aux fortes interactions entre les fibres de cellulose et le réseau époxy et, (ii) à leur capacité à former un réseau rigide (par création de liaisons hydrogène) percolant, notamment aux températures supérieures à la température de transition vitreuse. La modélisation micromécanique (modèle de Halpin-Kardos et l'approche de percolation) du comportement mécanique des composites à base de différents taux de renfort, permet de mettre en évidence 1' effet percolant de ce réseau de whiskers de cellulose.