Etude de l'Ã©laboration de matÃ©riaux composites PVC/bois Ã partir de ...

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II. Optimisation des propriétés mécaniques des composites PVC/bois II.1.1. Présentation des traitements chimiques Les traitements retenus parmi ceux décrits dans la littérature ont été : - l'ajout de polypropylène maléinisé (MAPP), - de γ-aminopropyltriméthoxysilane (A-1100), - et de poly[méthylène(isocyanate de polyphényle)] (PMPPIC). Ils ont été comparés à un traitement original que nous avons proposé : le greffage en milieu alcalin des fibres de bois sur le PVC. Le MAPP a été choisi en raison de sa grande diffusion comme agent de liaison pour les composites thermoplastiques/fibres végétales. Même s’il est considéré comme peu efficace dans les composites PVC/bois, ils nous a semblé important de l’utiliser afin de pouvoir comparer nos résultats à ceux de la littérature [1-6]. A l’inverse, l’amino-silane A-1100[7-14] et le PMPPIC[2, 15, 16] sont connus pour améliorer la performance des composites PVC/bois et sont considérés comme étant les composés les plus efficaces de leur catégorie. Il aurait était opportun de retenir également la chitine et le chitosane mais les résultats concernant ces deux molécules sont postérieurs à notre étude[17]. Le traitement alcalin appliqué simultanément aux fibres de bois et au PVC, dans le même réacteur devrait favoriser l’éthérification entre les fibres ainsi activées et le PVC (Figure II.2). fibre fibre fibre OH NaOH Na + O + H O Cl Cl 2 O Cl Cl Cl Cl Cl Cl + NaCl Figure II.2. Réaction d’éthérification envisagée lors du traitement alcalin simultané des fibres et du PVC. Afin d’éviter toute réaction avec les additifs de la matrice, il a été choisi d’effectuer le traitement sur du PVC non additivé puis de compléter la formulation par la suite, une fois la réaction accomplie. La concentration de la solution du traitement alcalin (5%) a été déterminée en fonction des données de la littérature : 18%[18] et 2%[19] pour des conditions de traitement équivalentes. Il a été choisi de ne pas utiliser une solution trop concentrée afin 70
II. Optimisation des propriétés mécaniques des composites PVC/bois d’éviter la dégradation du PVC et pour limiter la dissolution de la lamelle mitoyenne des fibres de bois. Les protocoles des traitements sont présentés dans la Partie Expérimentale. II.1.2. Matières premières et méthodes Afin d’observer l’influence de la matrice sur les propriétés du composite et sur l’efficacité des traitements, cette étude comparative a été réalisée sur des composites PVC/bois avec deux matrices PVC différentes (Tableau II.1) : - une matrice formulée en laboratoire, adaptée à l’ajout d’un renfort fibreux (matrice 1), - une matrice commerciale correspondant à celle couramment utilisée pour l’extrusion de profilés sans renfort fibreux (matrice 2). Matrice 1 Matrice 2 Composés Matrice laboratoire Matrice commerciale PVC grade K-wert 66 86,1% 82,3% Modifiants choc (acrylique) 7,1% 4,4% Stabilisants 6,8% 5,0% Dioxyde de titane - 4,0% Carbonate de calcium - 4,3% Tableau II.1. Composition des deux types de matrices utilisées pour l’étude comparative des différents traitements d’amélioration de l’adhésion fibre/matrice. Les deux formulations présentent certaines différences. La matrice commerciale (matrice 2) a été formulée et fournie par le partenaire industriel. Elle comporte des charges minérales qui réduisent son coût et qui rendent l’extrusion possible. En effet, le PVC a besoin de « charges » pour obtenir une tenue mécanique suffisante en sortie d’extrudeuse. Elle contient aussi du dioxyde de titane qui sert d’écran aux rayons UV et qui confère une couleur blanche au produit final. Ces deux derniers éléments ne sont pas présents dans la matrice que nous avons formulée spécialement pour les composites avec les fibres de bois (matrice 1). En effet, les fibres végétales remplacent les charges minérales et le dioxyde de titane n’est d’aucune utilité pour l’étude des propriétés mécaniques. Enfin, il est important de mentionner que les stabilisants thermiques utilisés sont de deux types : pour la matrice 1, des stabilisants à base de Ca/Zn et pour la matrice 2, des stabilisants à base de plomb qui ne sont pas encore interdits en France mais qui le seront prochainement en application de futures directives européennes. 71
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