Titre original :

Valorisation des sous-constituants du pseudo-tronc de bananier dans les matériaux biopolymères

Titre traduit :

Valuation of banana stem components in bio-based polymer composites

Mots-clés en français :
  • Composites extractibles hydrosolubles
  • Fibres lignocellulosiques

  • Bananiers
  • Biopolymères
  • Biomasse végétale
  • Hémicellulose
  • Terpènes
  • Phénols
  • Acide polylactique
  • Composites à fibres
  • Cristallisation
  • Langue : Français
  • Discipline : Sciences des matériaux
  • Identifiant : Inconnu
  • Type de mémoire : Diplôme supérieur de recherche
  • Date de soutenance : 25-10-2016

Résumé en langue originale

Le pseudo-tronc de bananier représente en moyenne les 75% de la masse sèche de l’herbe géante qui, de par sa composition en fibres végétales et autres constituants pariétaux, assure la tenue mécanique de la plante sur pieds. Nous avons utilisé une technique de déconstruction chimique qui nous a permis de récupérer cinq des sous-constituants du pseudo-tronc dont trois, à savoir les extractibles hydrosolubles (ExHs, 12%), les Hémicelluloses de Bas Poids Moléculaires (HBPM, 28%) et les fibres ligno-cellulosiques (FLC, 40%), ont été utilisés en mélange dans l’Acide Polylactique (PLA) en vue d'évaluer le potentiel d’amélioration des propriétés thermomécaniques de ce polymère biosourcé. L’incorporation des produits natifs par voies cast et micro-extrusion ont permis de constater qu’excepté dans le cas des ExHs, le mélange des HBPM et des FLC au PLA nécessitait une acétylation préalable qui a été caractérisée par analyse infra-rouge. Les résultats montrent que les ExHs s’ils sont peu renforçants, permettent d’améliorer la cinétique de cristallisation du PLA. La valorisation des HBPMac est, quant à elle, très délicate. Des études en DMA et des essais de traction uni-axiale réalisés en-dessous (25°C) et au-dessus (75°C) de la Tg (60°C), sur des films PLA/HBPMac indiquent un effet de rigidification dans le domaine vitreux et soulignent qu’il y a conservation d’une étirabilité significative dans le domaine caoutchoutique. La cristallisation induite par étirage intervient plus tôt lorsqu’on augmente le taux de charges, mais comte-tenu de la réduction de l'élongation à rupture la cristallisation induite est plus faible. En ce qui concerne les FLC acétylées, elles se révèlent de bons agents de renforcement, et dans le cas de systèmes hybrides PLA/FLCac/HBPMac, l'ajout de 10% d'hémicelluloses impacte l'évolution du taux de durcissement. Des analyses morphologiques et structurales sont envisagées afin de mieux appréhender les comportements observés.

Résumé traduit

The banana stem represents on average 75% of the total dry mass of this annual plant. It ensures the structural stability of the plant , owing to its composition including vegetal fibers and associated cell wall components. We have used a chemical deconstruction process in order to extract the elementary constituants of the stems. Among these, three have been used in blends with the bio-based Polylactic Acid (PLA) polymer, namely water-soluble extractibles (ExHs), low molecular weight Hemicelluloses (HBPM) and ligno-cellulosic fibers (FLC) in order to check the potential improvement of the thermo-mechanical behavior in these composite materials. Incorporation of the native products by means of casting or microextrusion processes do not result in reliable compounds, except in the case of the ExHs. Blends incorporating HBPMs and/or FLCs have been achieved by introducing an acetylation step prior to blending. The results show that the ExHs significantly improve crystallization kinetics, but alter the mechanical response. Regarding the acetylated HBPMs, a reinforcing effect is observed in the glassy state and the drawability is reasonably preserved in the rubbery state. The drawing induced criystallization occurs earlier as the HBPMac loading is increased, but the final crystallization process is limited as compared to neat PLA since the strain at break is reduced. Regardin acetylated FLCs, their role as reinforcing agent is quite satisfactory, and in the case of hybrid systems, namely PLA/FLCac/HBPMac, adding 10% HBPMac impacts the development of the strain-hardening. Morphological and X ray structural investigations are further needed in order to have a better understanding of the underlying phenomena.

  • Directeur(s) de thèse : Lefebvre, Jean-Marc - Joly, Nicolas
  • Laboratoire : Unité matériaux et transformation (UMET)
  • École doctorale : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq)

AUTEUR

  • Sango, Thomas
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