Développement de nouveaux traitements ignifuges, déperlants et antisalissures pour textiles à base de fibres de lin

Development of new flame-retardant, water-repellent and antifouling treatments for flax-based textiles

• Auteur / Autrice : Jamila Taibi
• Direction : Belkacem Otazaghine
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie et Physico-Chimie des Matériaux
• Date : Soutenance le 13/06/2023
• Etablissement(s) : IMT Mines Alès
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques (Montpellier ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : PCH Polymères, composites, hybrides - Polymères Composites et Hybrides / PCH - IMT Mines Alès
• Jury : Président / Présidente : Marc Dubois
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Belkacem Otazaghine, Christine Bressy, Aurélie Cayla, Abdelghani Laachachi, Rodolphe Sonnier, Bruno Ameduri
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christine Bressy, Aurélie Cayla

Mots clés

Mots clés libres

Ignifugation

Radiogreffage

Lin

Hydrophobie

Oléophobie

Méthacrylate phosphoré

Méthacrylate fluoré

Radiografting

Flax

Fire retardant

Hydrophoby

Oléophoby

Phosphorus methacrylate

Fluorinated methacrylate

Résumé

L’industrie textile produit aujourd’hui des tissus fonctionnels qui possèdent des propriétés physiques et chimiques spécifiques qui leur permettent d’atteindre des performances anti-transpirantes, anti-UV, antibactériennes, imperméables, autonettoyantes ou ignifuges pour répondre aux besoins du marché. Aujourd’hui, l’utilisation de fibres naturelles (coton, lin, soie et laine) comme substituants de fibres synthétiques est devenu une solution d’un grand intérêt du fait de leur faible impact environnemental. Cependant du fait de leur composition chimique, les fibres naturelles présentent certains inconvénients tels que leur inflammabilité ou leur hydrophilie. Ces faiblesses nécessitent donc leur modification chimique pour permettre d’atteindre certaines applications. La méthode de modification chimique employée dans cette étude a été le radiogreffage et plus précisément la méthode de pré-irradiation.Dans ce travail de thèse, des tissus de lin ont été modifiés par greffage des retardateurs de flamme phosphorés et de monomères fluorés afin d’améliorer leur comportement au feu et leur hydro-oléophobie. L’influence de différents paramètres du procédé tels que la dose d’irradiation, la nature et la concentration en monomère, le temps et la température de réaction sur l’efficacité du greffage ont été étudiés.La fonctionnalisation de tissus de lin par différents monomères phosphorés et fluorés a été évaluée par spectroscopie infrarouge, analyse élémentaire (ICP-AES), fluorescence X et microscopie électronique à balayage (SEM) couplée à une sonde de rayons X à dispersion d’énergie (EDS). Le comportement au feu des tissus obtenus a été étudié par analyse thermogravimétrique, microcalorimétrie de combustion et cône calorimètre. La méthode de mesure des angles de contact a également été utilisée pour évaluer les propriétés d’hydrophobie et d’oléophobie des échantillons après modification. Des tissus multifonctionnels à la fois ignifuges et hydro-oléophobes ont été développés avec succès par combinaison de plusieurs monomères durant la réaction de radiogreffage.

The textile industry produces functional fabrics with specific physical and chemical properties to provide anti-perspirant, anti-UV, antibacterial, water repellency, self-cleaning and flame retardancy performances to satisfy the market needs. Nowadays, the use of natural fibers (cotton, flax, silk and wool) as alternatives to synthetic fibers has become a solution of great interest due to their low environmental impact. However, the chemical composition of natural fibers present some problems such as their flammability and their hydrophilicity. These drawbacks require their chemical modification in order to achieve some applications. The chemical modification method used in this study was the radiografting and more precisely the pre-irradiation process.In this work, flax fabrics were modified by grafting phosphorus flame retardants and fluorinated monomers in order to improve their fire behavior and hydro-oleophobicity. The effect of different parameters such as the irradiation dose, the structure and concentration of the monomer, the reaction time and temperature on the grafting efficiency has been studied.The functionalization of flax fibers using different phosphonated and fluorinated monomers was assessed by infrared spectroscopy, elemental analysis (ICP-AES), X-ray fluorescence and scanning electron microscopy (SEM) coupled with an energy dispersive X-ray detector (EDX). The fire behavior of the modified fabrics was investigated using thermogravimetric analysis, pyrolysis-combustion flow microcalorimetry and cone calorimetery. The contact angles measurement was used to evaluate the hydrophobicity and oleophobicity properties of the modified samples after. Multifunctional flame retardant and hydro-oleophobic fabrics were successfully developed using the combination of multiple monomers during the radiografting process.