Elaboration et caractérisation de bio composites à base de PEHD/ amidon renforcés par les fibres de lin

Abstract

Ce travail de thèse a pour objectif d’élaborer un matériau biocomposite en associant le polyéthylène haute densité (PEHD) avec de l’amidon renforcés par les fibres de lin et susceptible d’être utilisé dans le domaine de l’emballage, de la manufacture ou autres application industrielles avec le respect des exigences économiques et environnementales. Les fibres de lin courtes sont modifiées par un traitement alcalin et incorporées dans La matrice constituée du mélange PEHD/amidon sans ajout de compatibilisant selon un processus en deux étapes : mixage et thermocompression. Les propriétés de ces biocomposites ont été étudiées moyennant la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR-ATR), la diffraction de rayons X (DRX), l'analyse thermogravimétrique (TGA), la calorimétrie différentielle à balayage (DSC), la microscopie électronique à balayage (MEB), l’indice de fluidité (MFI), les tests de résistance au choc ou impact Izod, les essais de résistance à la traction uniaxiale et les essais de biodégradabilité par enfouissement sous le sol et immersion dans l’eau de mer. Les spectres FTIR-ATR et les images au MEB ont révélé que la teneur en amidon au-delà de 40% en poids dans le mélange PEHD/amidon réduit significativement la compatibilité du mélange. En revanche, en incorporant les fibres de lin dans le mélange, ces dernières agissent comme un pont entre le PEHD et l'amidon, assurent un ancrage mécanique entre les deux polymères et renforcent la structure du biocomposite ainsi obtenu. Les analyses thermiques ATG et DSC ont montré une stabilité thermique limitée en deçà de 250°C, température de début de dégradation de l’amidon, et une cristallinité améliorée grâce aux effets de nucléation de l’amidon sur le processus de cristallisation du PEHD. En outre, les propriétés physiques, y compris la densité et les propriétés mécaniques, notamment la résilience, la rigidité et la résistance à la traction de ces matériaux ont enregistré des valeurs appropriées en raison de l'action des fibres de lin de transférer les contraintes mécaniques dans l’ensemble de la matrice PEHD/amidon ce qui a contribué à compenser l’incidence de la miscibilité partielle des composants. En revanche, l’indice de fluidité et l’allongement à la rupture de ces biocomposites ont montré de faibles valeurs en raison de la présence dans le mélange de l’amidon, dont la fluidité est très basse par rapport à celle du PEHD. Les résultats de biodégradabilité des biocomposites, enfouis dans le sol et immergés dans l’eau de mer, ont montré une perte de masse évaluée à 1.9% et 6.1% respectivement. Ces résultats ont été confirmés par les spectres FTIR-ATR et images du MEB des échantillons testés. Cette dégradation se produit sur le compte de la décomposition des molécules d’amidon et de fibres de lin hydrolysables et vulnérables aux attaques microbiologiques.