Sujet de thèse IFSTTAR

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Fiche détaillée :

Titre : Matériaux biosourcés multifonctionnels : durabilité des composites unidirectionnels à matrice recyclée renforcée par des fibres de lin

Laboratoire principal - Référent principal   -

Directeur du laboratoire principal   -

Spécialité de la thèse Sciences de l'ingénieur

Axe 2 - COP2017 - Améliorer l'efficience et la résilience des infrastructures

Site principal Marne-la-Vallée

Etablissement d'inscription UNIVERSITE DE BOURGOGNE DIJON

Ecole doctorale SCIENCES PHYSIQUES POUR L'INGENIEUR ET MICROTECHNIQUES

Directeur de thèse prévu VAN SCHOORS Laetitia  -  Université Gustave Eiffel  -  MAST - CPDM

Co-directeur de thèse prévu AIVAZZADEH Sharam  -  ISAT  -  DRIVE

Type de financement prévu Contrat doctoral  - Région Bourgogne

Résumé

Aujourd’hui plus que jamais, de nombreux secteurs de l’ingénierie se tournent vers les matériaux composites à base de fibres naturelles en raison de la nécessité de trouver des solutions plus respectueuses de l'environnement. L'un des principaux défis à relever pour développer l'utilisation des biocomposites dans les applications extérieures est le manque de connaissances sur leur durabilité à long terme. L’objectif de ce travail est d’apporter une meilleure compréhension des mécanismes mis en jeu lors du vieillissement photooxydatif des composites unidirectionnels constitués d’une matrice de polypropylène vierge ou recyclé, renforcée par des fibres longues de lin. De plus, ce travail vise à étudier l'utilisation potentielle d'une matrice recyclée en comparant l'évolution de son comportement au vieillissement photooxydatif par rapport à une matrice vierge. Dans ce cadre, des vieillissements accélérés et un vieillissement naturel dans des conditions environnementales réelles ont été menés sur ces matériaux. L’impact de ces vieillissements photooxydatifs sur les propriétés mécaniques et physico-chimiques des composites est présenté selon une approche multi-échelle, de l’échelle moléculaire à l’échelle macroscopique en passant par les échelles macromoléculaire et microstructurale. Dans un premier temps, l’impact de la variation de l'intensité de rayonnement UV sur la photooxydation des composites a été étudié. Ensuite, l’effet de l’ajout des cycles de pulvérisation d'eau sur leur vieillissement photooxydatif accéléré a également été évalué. Pour le vieillissement naturel, un support spécifique a été développé et mis en place pour réaliser un découplage des facteurs climatiques afin de mieux comprendre la contribution de chaque facteur dans le mécanisme de vieillissement photooxydatif des composites. D’après ces vieillissements, il a été montré que le polypropylène recyclé, s'il est bien choisi, peut être utilisé comme matrice dans les composites à base de fibres naturelles pour des applications extérieures. Enfin, il a été constaté que ces matériaux présentent une perte de performance mécanique avec le temps qui pourrait être améliorée par une meilleure stabilisation des matrices polymères.

Mots-clefs: Composite ; Fibres de lin ; Polypropylène recyclé ; Photooxydation ; Caractérisations mécaniques ; Caractérisations physico-chimiques

Laboratoire principal - Référent principal	-
Directeur du laboratoire principal	-
Spécialité de la thèse	Sciences de l'ingénieur
Axe	2 - COP2017 - Améliorer l'efficience et la résilience des infrastructures
Site principal	Marne-la-Vallée
Etablissement d'inscription	UNIVERSITE DE BOURGOGNE DIJON
Ecole doctorale	SCIENCES PHYSIQUES POUR L'INGENIEUR ET MICROTECHNIQUES
Directeur de thèse prévu	VAN SCHOORS Laetitia - Université Gustave Eiffel - MAST - CPDM
Co-directeur de thèse prévu	AIVAZZADEH Sharam - ISAT - DRIVE
Type de financement prévu	Contrat doctoral - Région Bourgogne
Résumé Aujourd’hui plus que jamais, de nombreux secteurs de l’ingénierie se tournent vers les matériaux composites à base de fibres naturelles en raison de la nécessité de trouver des solutions plus respectueuses de l'environnement. L'un des principaux défis à relever pour développer l'utilisation des biocomposites dans les applications extérieures est le manque de connaissances sur leur durabilité à long terme. L’objectif de ce travail est d’apporter une meilleure compréhension des mécanismes mis en jeu lors du vieillissement photooxydatif des composites unidirectionnels constitués d’une matrice de polypropylène vierge ou recyclé, renforcée par des fibres longues de lin. De plus, ce travail vise à étudier l'utilisation potentielle d'une matrice recyclée en comparant l'évolution de son comportement au vieillissement photooxydatif par rapport à une matrice vierge. Dans ce cadre, des vieillissements accélérés et un vieillissement naturel dans des conditions environnementales réelles ont été menés sur ces matériaux. L’impact de ces vieillissements photooxydatifs sur les propriétés mécaniques et physico-chimiques des composites est présenté selon une approche multi-échelle, de l’échelle moléculaire à l’échelle macroscopique en passant par les échelles macromoléculaire et microstructurale. Dans un premier temps, l’impact de la variation de l'intensité de rayonnement UV sur la photooxydation des composites a été étudié. Ensuite, l’effet de l’ajout des cycles de pulvérisation d'eau sur leur vieillissement photooxydatif accéléré a également été évalué. Pour le vieillissement naturel, un support spécifique a été développé et mis en place pour réaliser un découplage des facteurs climatiques afin de mieux comprendre la contribution de chaque facteur dans le mécanisme de vieillissement photooxydatif des composites. D’après ces vieillissements, il a été montré que le polypropylène recyclé, s'il est bien choisi, peut être utilisé comme matrice dans les composites à base de fibres naturelles pour des applications extérieures. Enfin, il a été constaté que ces matériaux présentent une perte de performance mécanique avec le temps qui pourrait être améliorée par une meilleure stabilisation des matrices polymères.
Mots-clefs:	Composite ; Fibres de lin ; Polypropylène recyclé ; Photooxydation ; Caractérisations mécaniques ; Caractérisations physico-chimiques

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