Mise en oeuvre et propriétés mécaniques, thermiques et de tenue au feu de filaments à base de polypropylène chargé en nanoparticules

Processing and mechanical, thermal properties and fire resistance of polypropylene filaments filled with nanoparticules

• Auteur / Autrice : François Rault
• Direction : Éric Devaux, Maryline Rochery
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Énergétique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Valenciennes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nanoparticules

Essais de comportement au feu

Propriétés thermiques

Propriétés mécaniques

Textiles et tissus

Polyamides

Polypropylène

Filature

Mots clés libres

Filage par voie fondue

Résumé

Le textile français est une industrie très concurrencée où les différents acteurs cherchent à se démarquer en améliorant ou en apportant de nouvelles propriétés à leurs produits. Le coût restant une préoccupation majeure, le PP, polymère présentant un compromis coût / propriété intéressant, est donc largement utilisé. Différentes voies existent alors pour le fonctionnaliser. L’une d’elle consiste à lui adjoindre des charges. Toutefois, la taille et le taux de particules communément ajoutés pour atteindre des propriétés satisfaisantes provoquent des difficultés de mise en œuvre lors de l’étape de filage en voie fondue. De par leurs caractéristiques (taille et quantité nécessaire), les nanoparticules offrent une alternative intéressante à explorer. Des mélanges PP / Argile ont été préparés avec une extrudeuse bi-vis avant d’être filés. Une forte diminution des propriétés d’allongement des filaments en présence d’argile, imputable sans doute à sa faible délamination, nous à amener à envisager la réalisation de mélanges ternaires (PP / PA6 / Argile). La morphologie spécifique de tels mélanges a toutefois rendu impossible leur mise en œuvre sous forme de filaments pour un taux de charge supérieur à 1%. Des filaments de PP chargé en argile et en graphite ainsi que des filaments de PP chargé en nanoparticules à base de manganèse ont également été produits pour évaluer leurs propriétés thermiques et mécaniques. Toutes les nanocharges testées ont entraîné une amélioration de la stabilité thermique du PP sous air. Pour finir, les filaments réalisés ont été utilisés pour produire des étoffes maillées, dont les propriétés feu ont été étudiées à l’aide d’un calorimètre à cône

The french textile industry meets stiff competition. The firms try to differentiate themselves by improving or adding new properties to their products. The cost remaining a major concern, PP, polymer with an interesting compromise cost / ownership, is therefore widely used. Different ways exist to functionalize this polymer. One of them is to add fillers. However, the size and rate of particles commonly added to achieve satisfactory properties cause difficulties during the melt spinning process. Due to their characteristics (size and filler rate), nanoparticles offer an interesting alternative to explore. Blends PP / Clay were prepared with a twin-screw extruder before being spun. A strong decrease in the elongation properties of filaments in the presence of clay, probably due to its low exfoliation, brings us to consider the preparation of ternary blends (PP / PA-6 / Clay). However, it was not possible to spin these blends for a filler rate higher than 1 wt% due to their specific morphologies. Filaments of PP filled with clay and graphite and filaments of PP filled with based manganese nanoparticles have also been produced to assess their mechanical and thermal properties. Under air, thermal stability of PP has been improved with all tested fillers. And finally, the filaments made were used to produce knitted fabrics, whose fire properties have been studied with a cone calorimeter