Analyse de la durabilité de biocomposites à base de cellulose fortement chargés en fibres papetières

Elloumi, Mohamed Yassine (2025). Analyse de la durabilité de biocomposites à base de cellulose fortement chargés en fibres papetières. (Mémoire de maîtrise). Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue. Depositum. https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1901

Prévisualisation

PDF Télécharger (3MB) | Prévisualisation

Résumé

Face aux enjeux liés aux changements climatiques et aux exigences croissantes des réglementations limitant l’usage des plastiques conventionnels, les matériaux composites biosourcés s’imposent comme alternative durable. Toutefois, leur utilisation à grande échelle rencontre des limitations en termes de durabilité environnementale. Peu de recherche ont regarder l’effet de la dégradation induit par les rayonnements UV des bio composites à haute teneur en fibres . Dans ce sens la présente étude vise à combler cette lacune scientifique qui entrave le développement des bio composites. Deux types de fibres papetières ont été sélectionnées comme renforts: (i) les fibres chimiques kraft, et (ii) les fibres thermomécaniques (TMP) ont été incorporées dans une matrice biosourcée à base d’acétate de cellulose (AC) à des fractions massiques de 40 %, 50 % et 60 %. En parallèle, une matrice de polyéthylène haute densité (PEHD) a été employée à titre de référence. Les mélanges ont été préparés en deux étapes à l’aide d’une extrudeuse bi-vis, puis soumis à un procédé d’injection.

Les résultats des propriétés mécaniques montrent que les composites AC présente de meilleures propriétés que les composites PEHD. À 60 % de fibres kraft, l’AC de cellulose a donné des composites avec un MOE de 5,26 GPa alors que les composites de PEHD avaient un MOE de 3,47 GPa. Toutefois, la viscosité élevée des composites AC (100 fois celle du PEHD) complique leur utilisation et l’ajout de glycérine, bien qu’améliorant la fluidité, diminue la résistance mécanique. Les tests d’absorption d’eau révèlent une plus grande stabilité dimensionnelle des composites PEHD par rapport à celle des composites AC en raison de leur sensibilité à l’humidité. Un vieillissement accéléré UV/humidité (1200h) simulant un an d’exposition naturelle a permis d’évaluer la durabilité des matériaux. Les taux de rétention du module de rigidité après vieillissement atteignent 38 % (AC-Kraft), 64 % (AC-TMP) et 75 % (PEHD-Kraft). Le suivi des propriétés mécaniques, esthétiques, chimiques et morphologiques a permis d’expliquer le mécanisme de dégradation du matériau.

Cette recherche a permis une meilleure compréhension des performances et des limites des biocomposites AC. Elle a dressé une feuille de route pour nos partenaires industriels et pour les prochaines recherches visant le développement des matériaux biosourcés à la fois performants et adaptés à des applications industrielles spécifiques.

Type de document:	Thèse ou mémoires (Mémoire de maîtrise)
Directeur ou directrice de recherche:	Mrad, Hatem
Codirecteurs de mémoire/thèse:	Koubaa, Ahmed et Bentaher, Hatem
Mots-clés libres:	Biocomposites, acétate de cellulose plastifiée, propriétés physicomécaniques, durabilité, vieillissement artificiel accéléré, plasticized cellulose acetate, physico-mechanical properties, durability, accelerated artificial aging
Divisions:	Génie > Maîtrise en ingénierie
Date de dépôt:	13 oct. 2026 14:46
Dernière modification:	13 oct. 2026 14:46
URI:	https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1901

Gestion Actions (Identification requise)

Dernière vérification avant le dépôt