Durabilité à long terme des biocomposites dans des conditions humides

Bouaziz, Khouloud (2024). Durabilité à long terme des biocomposites dans des conditions humides. (Mémoire de maîtrise). Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue. Depositum. https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1575

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Résumé

L'utilisation quotidienne des biocomposites comme des produits industriels met en évidence l'influence des facteurs environnementaux tels que la température, l’humidité et les rayons ultraviolets (UV) sur l'évolution de leurs propriétés. L'humidité est l'une des principales causes de vieillissement à court terme et exerce une influence majeure sur la durée de vie de ces matériaux. Par conséquent, le succès de l'utilisation commerciale des biocomposites nécessite une maîtrise de l'évolution de leurs propriétés dans des conditions réelles. C'est dans ce contexte, cette étude se propose d'examiner la durabilité des biocomposites dans des conditions fortement humides et à long terme. Le travail est mené dans une première partie sur l’élaboration des échantillons. Le polypropylène (PP) et l’acide polylactique (PLA) ont été renforcés par deux types de fibres provenant de différents procédés papetiers (chimique (Kraft) et thermomécanique (TMP)) à trois teneurs en fibres (20, 30 et 40 %) avec l'ajout de 3 % d'anhydride maléique comme agent de couplage. Ensuite, ces échantillons ont été soumis à des conditions de vieillissement hygroscopique (en immersion totale dans l’eau à température ambiante pendant 4 mois) afin de suivre l’évolution de leurs propriétés chimiques, morphologiques et physico-mécaniques. La deuxième partie de cette étude a consisté à proposer un traitement des données expérimentales pour la modélisation théorique du comportement physique, suivi par une modélisation mathématique du comportement mécanique des matériaux élaborés au cours du temps. Les résultats montrent que l’absorption d’eau et le gonflement augmentent avec l’ajout des fibres. Cette augmentation est plus importante pour les composites ayant une matrice en PLA. Les composites à base de PLA et de fibres Kraft ont démontré une moindre absorption d'eau et un gonflement en épaisseur plus faible que les compositions à base de fibres TMP. Ensuite, l’observation microscopique révèle une réduction de la liaison interfaciale entre la fibre et la matrice, avec la présence de fissures et de vides. Une diminution significative a été observée sur les propriétés mécaniques en traction et flexion des échantillons saturés en eau par rapport aux échantillons secs. Cette diminution s'intensifie à mesure que le pourcentage d'absorption d'eau augmente, pour finalement se stabiliser lorsque le processus d'absorption atteint la saturation. Une diminution encore plus marquée est observée dans le cas des composites avec une matrice en PLA. Finalement, le processus de diffusion et les caractéristiques d'immersion dans l'eau sont analysés à l'aide des modèles théoriques de diffusion (diffusion de Fick). Les paramètres de ce processus sont ensuite identifiés et modélisés à l'aide d'approches numériques et expérimentales. Le comportement mécanique évolutif est étudié en utilisant une modélisation des valeurs expérimentales à l'aide de modèles de régression mathématique.

Type de document:	Thèse ou mémoires (Mémoire de maîtrise)
Directeur ou directrice de recherche:	Koubaa, Ahmed
Codirecteurs de mémoire/thèse:	Bradai, Chedy
Mots-clés libres:	Biocomposite, durabilité, vieillissement hygroscopique, immersion, diffusion, modélisation, diffusion de Fick, régression mathématique, comportement physico-mécanique
Divisions:	Génie > Maîtrise sur mesure
Date de dépôt:	04 sept. 2024 17:27
Dernière modification:	04 sept. 2024 17:27
URI:	https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1575

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