Ces travaux de thèse se placent au cœur d’enjeux environnementaux concernant la substitution de polymères et composites techniques issus de ressources fossiles par leurs équivalents biosourcés. Le premier objectif de cette étude est la mise en œuvre de composites techniques à matrice polyépoxy base vanilline et renforts continus de bambou selon trois configurations de renfort : ruban, fibre et ruban multipli (5 plis). Grâce au procédé de mise en œuvre défini, les composites présentent des qualités aussi bien esthétiques que techniques (stabilité thermique, propriétés mécaniques en traction, cisaillement et flexion) leur permettant de rivaliser avec le composite pétrosourcé de référence. L’analyse de la mobilité moléculaire de la matrice polyépoxy base vanilline révèle un comportement complexe et fortement impacté par l’eau, particulièrement via l’importante plastification de la transition vitreuse. Le second objectif est la définition d’un protocole de mercerisation et d’ensimage des renforts de bambou via le dépôt de deux composés biosourcés : le prépolymère DGEVA (DiGlycidylEther d’Alcool Vanillique) et l’acide aminé L-Lysine. La mercerisation ne présente pas d’amélioration significative des propriétés des composites, elle est donc écartée. Les ensimages biosourcés passivent les renforts de bambou vis-à-vis de l’eau. La prise en eau en configuration composite a été discutée. Cette thèse a été réalisée en collaboration avec Cobratex et Specific Polymers dans le cadre du programme BAMCO 2 « BAmboo reinforced biobased Matrix COmposites » financé par l’ADEME et soutenu par le plan France 2030. |
This thesis is at the heart of environmental concerns regarding the substitution of technical polymers and composites made from fossil resources by their biobased equivalent. The first objective of this study is the processing of continuous bamboo reinforced vanillin-based epoxy resin structural composite according to three configurations of reinforcements: strip, fiber and strip laminate (5 plies). Through the defined processing protocol, the obtained composites are both aesthetically pleasant and technical (thermal stability, tensile, shear and flexural mechanical properties) enabling them to compete with the reference petroleum-based composite. The molecular mobility analysis of the vanillin-based epoxy resin matrix reveals a complex behavior clearly impacted by water molecules, particularly via the great plasticization of glass transition. The second objective is the definition of a mercerization and sizing protocol of bamboo reinforcements through the deposition of two bio-based compounds: DGEVA prepolymer and L-Lysine amino acid. Mercerization does not significantly improve composites properties and is hence ruled out. Biobased sizings create a barrier against water. Water uptake in composite configuration was discussed. This thesis was carried out in collaboration with Cobratex and Specific Polymers within the framework of the BAMCO 2 « BAmboo reinforced biobased Matrix COmposites » program followed by ADEME and supported by “plan France 2030”. |