Mesures mécaniques pour l'optimisation des propriétés des matériaux composites à base de polymères biodégradables

Résumé du document

Les polymères biodégradables sont actuellement principalement utilisés
pour des applications de grande distribution telles que les emballages, les
sacs agricoles ou les films plastiques.
La recherche sur les composites basés sur ces matrices est à ses débuts
et de nombreuses études sont menées en partenariat avec l'industrie pour
trouver de nouvelles applications à ces matériaux et ainsi généraliser leur
emploi dans le futur.
Néanmoins, les matériaux composites à base de polymères
biodégradables présentent certaines limites, dont la principale est leurs
faibles caractéristiques mécaniques par rapport aux résines issus de la
pétrochimie et utilisées majoritairement aujourd'hui.
Quelles sont alors les mesures existantes pour optimiser leurs propriétés
mécaniques ?
Pour répondre de manière précise à cette problématique, nous avons
décidé de commencer nos recherches avec un premier balayage du domaine
pour finalement se concentrer sur le sujet proprement dit.
Dans un premier temps, nous exposerons les polymères biodégradables
les plus représentatifs à l'heure actuelle. Ensuite nous étudierons les
possibilités qui existent pour améliorer les propriétés mécaniques de ces
matériaux composites. Enfin nous présenterons deux applications, la
première dans l'industrie automobile et la seconde dans le domaine du
biomédical.

Extraits

[...] Mesures mécaniques pour l'optimisation des matériaux composites à base de polymères biodégradables Il existe 3 types de polymères biodégradables : Figure 11 : familles de polymères biodégradables Les exemples sont nombreux et il est difficile de dresser une liste exhaustive de tous les polymères biodégradables connus. Nous avons donc décidé de présenter les polymères biodégradables qui nous paraissent les plus représentatifs à l'heure actuelle L'amidon Ce polymère est l'une des formes d'accumulation des glucides dans les tissus végétaux. Les principales sources d'amidon sont le maïs, la pomme de terre et le riz. [...]

[...] Néanmoins il existe des limites à ces matériaux telles les propriétés mécaniques. Aussi des techniques permettent d'optimiser ces propriétés. Ci-après quelques améliorations sont présentées OPTIMISATION DES COMPOSITES A BASE DE POLYMERES BIODEGRADABLES Au cours de nos recherches sur ces matériaux composites, nous nous sommes rendus compte que la recherche dans ce domaine n'est qu'à ses débuts. De nombreuses publications présentent des techniques d'optimisation des propriétés de ces composites. Nous nous sommes concentrés sur l'amélioration des propriétés mécaniques comme le module de Young ou la résistance à la traction. [...]

[...] L'étude présentée ci-dessous porte essentiellement sur l'impact de la longueur des fibres et du taux de fibres sur les résistances du matériau en traction et en flexion Echantillons La matrice est produite à partir d'une émulsion aqueuse à base d'amidon (diamètres de particules de l'ordre de 6 microns). Le tableau ci-dessous présente les principales caractéristiques de ce matériau. Mesures mécaniques pour l'optimisation des matériaux composites à base de polymères biodégradables Tableau 21 :caractéristiques de la résine amidonnée Les fibres de bambou ont une longueur de 25 mm et un diamètre de 200 microns. Elles subissent un traitement alcalin pour modifier la surface et augmenter la compatibilité avec la matrice Essais mécaniques Les tests de traction et de flexion 3 points sont réalisés sur une machine universelle INSTRON. [...]

[...] Voici les résultats : Figure 34 : relation entre le module de Young et les temps de dégradation du composite Après 20 jours d'immersion dans le HBSS, le composite HA (bâtonnets) matrice PLA (80/20) est le plus stable. La chute du module n'est pas brutale. Il doit y avoir une complémentarité entre la dégradation de la matrice et le réarrangement des particules d'hydroxyapatite Conclusion Le composite d'hydroxyapatite à matrice de poly(acide lactique) possède un module suffisamment élevé pour être utilisé comme prothèse osseuse. De plus la microstructure de ce composite formé de particules céramiques dispersées dans un polymère est capable d'être entièrement absorbé par le corps. Cela représente une évolution possible dans le domaine des implants biocompatibles. [...]

[...] Pour répondre de manière précise à cette problématique, nous avons décidé de commencer nos recherches avec un premier balayage du domaine pour finalement se concentrer sur le sujet proprement dit. Dans un premier temps, nous exposerons les polymères biodégradables les plus représentatifs à l'heure actuelle. Ensuite nous étudierons les possibilités qui existent pour améliorer les propriétés mécaniques de ces matériaux composites. Enfin nous présenterons deux applications, la première dans l'industrie automobile et la seconde dans le domaine du biomédical. Mesures mécaniques pour l'optimisation des matériaux composites à base de polymères biodégradables 1. LES POLYMERES BIODEGRADABLES ET LEURS CARACTERISTIQUES Notre recherche est axée sur les polymères biodégradables. [...]