TASTET Damien Journée «Thèse des Bois» Mimizan, le vendredi 29 Janvier 2010 1
Obtention de composites Bois-Polymère Collaboration sur 2 sites : Mme Fatima CHARRIER M. Bertrand CHARRIER Mme Maud SAVE M. Laurent BILLON Association de 2 systèmes : Charge végétale Pin maritime Matériau Polymère Par ex: polystyrène
Utilisation de bois pour fabrication de panneaux DIFFERENTES ATTAQUES OBSERVEES PHYSIQUE CHIMIQUE MECANIQUE BIOLOGIQUE Eau Lumière Stabilité dimensionnelle Ruptures entre les particules provoquées par contrainte Bactéries Insectes Champignons Acides Bases Sels ETUDES PRIORITAIRES
Composites bois-polymère Ce qui se fait actuellement BOIS + POLYMERE : - Imprégnation puis Polymérisation in-situ - Coating (Dépôt de surface) Charge végétale (Pin Maritime) Ce que nous envisageons RESISTANCE A L EAU: Greffage 1 er bloc hydrophobe AFFINITE AVEC LE LIANT: PROPRIETES SUPPLEMENTAIRES: Greffage 2 ème bloc hydrophile Ammonium quaternaire (Activité biocide) 4
Principe de la Polymérisation Radicalaire et de la P.R.C. La Charge Végétale Nature Caractérisations Les composites Nature des polymères choisis Caractérisations Nouvelle voie 5
La Polymérisation Radicalaire - 1 Définition: Réaction en chaine faisant intervenir des radicaux comme centres actifs * + * Haute réactivité du radical Réaction de terminaison Réaction de transfert * * * *
La Polymérisation Radicalaire - 2 CLASSIQUE : * CONTROLEE : * * * * * * * * * Contrôle de la longueur des chaines Distribution étroite des masses molaires Contrôle de la fonctionnalité des extrémités de chaine
Principe de la Polymérisation Radicalaire La Charge Végétale Nature Caractérisations Les composites Nature des polymères choisis Caractérisations Nouvelle voie 8
Choix de la charge végétale 1 cm 1 mm 1 cm Fibres de pin maritime (FINSA MEDILAND) Composition: matériau plus homogène en taille Cellulose 55% R(surface/volume) supérieur à celui des particules Lignine 25% Hemicellulose 20% 9
Microscope Optique 2 mm < longueur moyenne < 3 mm 15 µm < diamètre < 100 µm 10
Microscope Electronique à Balayage 11
Principe de la Polymérisation Radicalaire La Charge Végétale Nature Caractérisations Les composites Nature des polymères choisis Caractérisations Nouvelle voie 12
Composites: les différents systèmes GREFFAGE de chaines de polystyrène (PS): L Traitement à la soude Caractère Hydrophobe Mesure d Angle de Contact Greffage du point d accroche L Synthèse du PS à partir des fibres L 13
Lavage des fibres L Fibre Fibres modifiées par greffage de polymère Chaines de polymère libres Solvant du polymère (20 cycles) 14
Mesure d angle de contact - 1 Mode opératoire suivi: Dépôt: Gouttelette d eau 3D déposée à l aide d une seringue 4T /cm Support: Réalisation de pastille l aide d une presse Capture d images: Utilisation d une caméra et d un ordinateur 15
Mesure d angle de contact - 2 100 t = 0 Fibre-PS 90 80 Ang gle de contact (en degré) 70 60 50 40 30 Fibre-A 20 10 0 0 5 10 15 20 Temps (en s) 16
Mesure d angle de contact - 3 Utilisation des fibre-ps comme additif: +2s +20s % fibre-ps 0 % 25 % 50 % 75 % Utilisation des fibre-ps comme plaquage: Fibre-PS 9 % massique Fibres vierges 91 % massique 17
Microscope Electronique à Balayage Fibres-PS Fibres Vierges 18
Composites: les différents systèmes GREFFAGE de chaines de polystyrène: Caractère Hydrophobe GREFFAGE d un second bloc de polychlorométhyl styrène: Quaternisation Caractère Fongicide Caractère Hydrophile Caractère Hydrophobe Mesure d Angle de Contact L L 19
Mesure d angle de contact - 2 100 t = 0 Fibre-PS 90 80 Fibre-(PS-b-PCMS) Ang gle de contact (en degré) 70 60 50 40 30 Fibre-A 20 10 0 Fibre-(PS-b-PCMSq) 0 5 10 15 20 Temps (en s) 20
Activité Fongicide: Mode opératoire Préparation des échantillons: Introduction du Coniophora Puteana Stérilisation Malt / Agar-Agar/ H2O Ajout du PCMSq Observations et traitement des données: Différents wt% en PCMSq: 0%, 0,5%, 1%, 2% 25 C et 70% d humidité 5 boites / Concentration Relevé au temps t Surface S(t) 21
Activité Fongicide: Résultats Surface de développement du Coniophora Puteana(cm2) 40,00 35,00 REF 0% 30,00 25,00 20,00 15,00 0,5% PCMSq 10,00 1% PCMSq 5,00 0,00 2% PCMSq 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Temps (en jours) 22
Principe de la Polymérisation Radicalaire La Charge Végétale Nature Caractérisations Les composites Nature des polymères choisis Caractérisations Nouvelle voie 23
Pré-tests: Composite bois-silice Propriété ignifugeante, dans la littérature - Accessible en utilisant des composites polymère-silice - Exaltation de cette propriété avec les nanocomposites - Problème de relargage environnemental ; perte de la propriété Système envisagé: Fibre de Pin Maritime Premiers résultats: Fibres greffées silice Fibres greffées silice Coque de Silice Fibres vierges 24
Conclusions Greffage d un 1 er bloc hydrophobe P.R.C. Architecture contrôlée Greffage d un 2 nd bloc hydrophile + Fongicide Fibres Création d un liant covalent Association de plusieurs propriétés (barrière à l eau, aux champignons, au feu ) Systèmes évolutifs permettant d obtenir des matériaux à haute valeur ajoutée 25
Perspectives Synthèse de Fibre-(PS-b-PCMSq) en plus grande quantité: Fabrication d éprouvettes de fibres modifiées Evaluation des propriétés globales du composite Poursuite des synthèses de composites bois-silice Optimisation du greffage Caractérisations Nouveau procédé de synthèse: Des efforts vers une chimie plus soucieuse de l environnement Amélioration des rendements Réduction des étapes de lavage Limitation des solvants (synthèses en phase aqueuse) 26
Remerciements BILLON Laurent CHARRIER Bertrand SAVE Maud CHARRIER Fatima Merci pour votre attention 27