• Langue : Anglais
• Discipline : Chimie des matériaux
• Identifiant : 2023ULILR042
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 19/10/2023

Résumé en langue originale

Cette étude présente la production de composites à matrice copolymère à base de poly(L-lactide) par Moulage par Transfert de Résine Thermoplastique (TP-RTM). Dans ce procédé, la polymérisation in-situ par ouverture de cycle du L-lactide (L-LA) et de l'ε-caprolactone (ε-CL) a été réalisée en une seule étape pour obtenir des composites à matrice copolymères poly(L-lactide-co-ε-caprolactone) (PLCL) biodégradable. L'incorporation de l'ε-CL dans la matrice avait pour objectif de réduire la fragilité du PLLA. La matrice PLCL résultante a été associée à des renforts de verre ou de carbone. Différents rapports molaires L-LA / ε-CL ont été testés, ce qui a permis de développer des composites présentant des propriétés chimiques, thermiques et mécaniques variées. Les paramètres expérimentaux du procédé TP-RTM ont été optimisés pour créer des composites avec moins de vides possibles. Ensuite, ces composites ont été caractérisés pour évaluer la conversion du monomère, la masse molaire et les propriétés thermiques des matrices ainsi que les propriétés mécaniques des composites résultants. Il a été constaté que les composites PLCL / verre tissée présentent une résistance aux chocs plus élevée par rapport à leurs homologues à base de PLLA. D'autre part, les composites PLCL / renfort de carbone présentent des propriétés de légèreté remarquables avec une grande résistance à la flexion. Les fractures des composites après les essais mécaniques ont été étudiées pour identifier le type d'endommagement au cours de ces essais. Dans une approche plus durable, des composites entièrement biodégradables de PLLA / renforts de lin ont été produits par TP-RTM, et leurs propriétés chimiques, thermiques et mécaniques ont également été étudiées. De plus, le vieillissement accéléré de l'ensemble de ces composites sous température et irradiation UV a été étudié. A l'issue du vieillissement, une relation entre la cristallinité, la masse molaire des matrices et les propriétés de flexion a pu être établie.

Résumé traduit

The present study experimentally investigated the production of poly(L-lactide)-based matrix composites by Thermoplastic Resin Transfer Molding (TP-RTM). In this process, the in-situ ring opening polymerization of L-lactide (L-LA) and ε-caprolactone (ε-CL) was performed in a single step to achieve composites with a biodegradable poly(L-lactide-co-ε-caprolactone) (PLCL) matrix in one step synthesis. The incorporation of ε-CL in the matrix was aimed at reducing the brittleness of PLLA. The resulting PLCL matrix was reinforced with glass or carbon fabrics. Different L-LA / ε-CL molar ratios were tested, leading to the development of composites with various chemical, thermal, and mechanical properties. The TP-RTM parameters were optimized to produce composites with reduced voids. Subsequently, these composites were characterized to evaluate monomers conversions, molecular weights and thermal properties of the matrices, as long as the mechanical properties of the resulting composites. It was found that PLCL / glass fabric composites exhibit higher impact resistance compared to their PLLA-based counterparts. On the other hand, PLCL / carbon fabric composites display remarkable lightweight properties with high bending strength. The fractures of the composites after mechanical tests were studied to identify the failure type during these experiments. In a more sustainable approach, fully biodegradable PLLA / flax composites were produced using TP-RTM, and their chemical, thermal, and mechanical properties were also studied. Furthermore, the impact of accelerated aging, i.e under temperature and UV irradiation, was studied on all composites. After aging, a relationship between crystallinity, matrices molecular weights and bending properties was established.