Développement de nanocomposites nanocellulose/caoutchouc pour l’ingénierie des pneumatiques : rôle des modifications interfaciales de la nanocellulose sur la morphologie et les propriétés finales des composites

Development of nanocellulose/rubber nanocomposites for tyre engineering : Role of interfacial modifications of nanocellulose on the morphology and ultimate properties of composites

• Auteur / Autrice : Milanta Tom
• Direction : Bastien Seantier, Yves Grohens, Sabu Thomas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l’Ingénieur. Spécialité : Génie des matériaux
• Date : Soutenance le 06/11/2025
• Etablissement(s) : Lorient
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Pour l'Ingénieur (Lorient ; 2022-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche Dupuy de Lôme (Bretagne ; 2016-....)
• Jury : Président / Présidente : Kinsuk Naskar
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Abderrahim Boudenne, Sari Panikkassery Sasidharan
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Florent Dalmas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composites à renforts particulaires

Nanocellulose

Durée de vie (ingénierie)

Pneus -- Industrie et commerce

Mots clés libres

Nanocomposites verts

Interactions interfaciales

Pneumatiques durables

Sustainability

Green composites

Reinforcement

Interfacial interaction

Sustainable tyres

Résumé

Pour répondre à la demande croissante de décarbonation, l’industrie intègre les aspects de durabilité dans tous les secteurs de son activité. Les spécialistes des pneumatiques reconfigurent leurs produits en utilisant des matériaux renouvelables : les pneus automobiles contribuent de manière significative à la pollution mondiale lors de leurs étapes de production, d'utilisation et de fin de vie. L'intégration de charges biosourcées comme alternative aux charges conventionnelles est une approche prometteuse pour concilier performance et durabilité.Cette thèse porte sur l'utilisation de la nanocellulose comme charge pour les bandes de roulement de pneumatique. Une première étude a été menée pour sélectionner le type de nanocellulose offrant le meilleur renforcement d’une matrice de caoutchouc.Ensuite, le remplacement partiel du noir de carbone par la nanocellulose sélectionnée précédemment a été étudié et l'optimisation de leurs concentrations a été réalisé. La thèse a également exploré des stratégies visant à obtenir une meilleure dispersion des nanoparticules de cellulose dans une matrice de caoutchouc et à améliorer leur compatibilité. L'effet des paramètres de mise en œuvre sur les propriétés d'un composite de caoutchouc à charge hybride (Noir de carbone/cellulose) a été évalué à l'aide de plans d’expérience et la méthode de Taguchi. De plus, la thèse a examiné l'effet de divers agents de compatibilité sur l'amélioration de l'interaction entre la nanocellulose et la matrice de caoutchouc. Cette thèse reflète un engagement croissant en faveur du développement durable tout en améliorant lesperformances des composites de bande de roulement de pneus.

To address the increasing demand for decarbonization, the manufacturing sector is integrating sustainability aspects into every aspect. Tyre industries are reconfiguring tyres by utilizing renewable materials, as automotive tyres make a significant contribution to global pollution during their production, use, and end-of-life stages. Incorporating biobased reinforcing filler as an alternative to the conventional fillers is a promising approach to balance performance and sustainability.This thesis focuses on utilizing nanocellulose as a reinforcing filler for tyre tread applications. An initial study was conducted to select the type of nanocellulose that provides the best reinforcement in a rubber matrix.The study progressed through the partial replacement of carbon black with the type of nanocellulose chosen and optimization of their concentrations. The thesis further explored strategies to achieve better dispersion of an optimized concentration of nanocellulose in a rubber matrix and improve their compatibility. The effect of processing parameters on the properties of a hybrid filler rubber composite was evaluated using the Taguchi method of Design of Experiments. Furthermore, the thesis investigated the effect of various compatibilizers on improving the interaction between nanocellulose and the rubber matrix. This thesis reflects a growing commitment to sustainability while enhancing the performanceproperties of tyre tread composites.