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Composites polymères et fibres lignocellulosiques : propriétés, transformation et caractérisation
Les polymères composites à base de fibres lignocellulosiques suscitent un intérêt considérable ces dernières années. L'objectif principal de ces matériaux est de remplacer les fibres de renfort classiques (verre, carbone) par des fibres d'origine naturelle (lin, chanvre, sisal, entre autre...
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| Autres auteurs : | |
|---|---|
| Format : | Livre |
| Langue : | français |
| Titre complet : | Composites polymères et fibres lignocellulosiques : propriétés, transformation et caractérisation / sous la direction de Françoise Berzin |
| Publié : |
Paris :
Lavoisier
, DL 2017 Hermes |
| Description matérielle : | 1 vol. (XIV-312 p.) |
| Collection : | Science et ingénierie des matériaux |
| Sujets : |
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| 320 | |a Bibliogr. en fin de chapitres. Index | ||
| 330 | |a Les polymères composites à base de fibres lignocellulosiques suscitent un intérêt considérable ces dernières années. L'objectif principal de ces matériaux est de remplacer les fibres de renfort classiques (verre, carbone) par des fibres d'origine naturelle (lin, chanvre, sisal, entre autres). En effet, ces fibres présentent de nombreux avantages : origine biosourcée, faible coût, faible densité et disponibilité. Cependant, la réalisation de composites à base de fibres lignocellulosiques pose encore de nombreux problèmes : variabilité des propriétés intrinsèques des fibres naturelles, compatibilité fibre hydrophile/matrice hydrophobe et dégradation thermomécanique des fibres au cours des procédés de mise en oeuvre. Résoudre ces problèmes demande une approche pluridisciplinaire, allant de la biologie à la mécanique, en passant par la science des matériaux et les procédés de transformation. C'est précisément l'objectif de cet ouvrage, qui est le fruit de la collaboration de nombreux universitaires, spécialistes reconnus de la question. Les principaux chapitres portent sur la production et les propriétés des fibres lignocellulosiques, les traitements de fonctionnalisation, les mécanismes de casse et les propriétés d'écoulement de ces composites, les procédés de transformation et de mise en œuvre (extrusion, injection...), les propriétés mécaniques et, finalement, l'analyse du cycle de vie et la gestion de leur fin de vie. Cet ouvrage novateur et unique sur le sujet s'adresse aux techniciens et ingénieurs du domaine des composites, aux étudiants des 2e et 3e cycles en science des matériaux et, plus généralement, à tout lecteur curieux, intéressé par ce domaine en plein développement. [Source : 4e de couv.] | ||
| 359 | 2 | |p P. III |b Auteurs |p P. XIII |b Préface |b Chapitre 1 Production, transformation et critères de qualité des fibres de lin et de chanvre pour un usage dans les matériaux composites |p P. 1 |c 1. Problématique de la production de fibres à usage pour les composites |p P. 2 |c 2. Fibres végétales : anatomies et structure |p P. 2 |d 2.1. Anatomie et origine botanique |p P. 4 |d 2.2. Paroi végétale : principale composante des fibres |p P. 13 |c 3. Production de fibres de lin et de chanvre pour les applications composites |p P. 14 |d 3.1. Prétraitement des pailles de lin et chanvre |p P. 18 |d 3.2. Principes de base de l'extraction de fibres à partir du lin et du chanvre |p P. 23 |c 4. Propriétés et caractéristiques pertinentes des fibres en lien avec la deuxième transformation et les applications composites |p P. 24 |d 4.1. Les différentes propriétés et caractéristiques clés des fibres à usage composite |p P. 29 |d 4.2. Mécanismes de rupture dans le processus de fabrication d'un composite : défauts structuraux initiaux et induits |p P. 32 |c 5. Conclusion |b Chapitre 2 Traitements de préparation et de fonctionnalisation des fibres végétales : stratégies et conséquences sur les propriétés des fibres et composites |p P. 41 |c 1. Traitements de préparation de surface des fibres végétales |p P. 41 |d 1.1. Traitements de rouissage |p P. 43 |d 1.2. Traitements thermiques |p P. 45 |d 1.3. Traitements chimiques |p P. 51 |c 2. Traitements de fonctionnalisation des fibres végétales |p P. 51 |d 2.1. Traitements chimiques de fonctionnalisation de la surface des fibres |p P. 64 |d 2.2. Modifications chimiques de la matrice |p P. 67 |d 2.3. Traitements physiques de fonctionnalisation de la surface des fibres |p P. 70 |c 3. Procédés de traitement des fibres végétales |p P. 71 |d 3.1. Procédés de traitement par voie humide |p P. 74 |d 3.2. Procédés de traitements par voie sèche |p P. 76 |c 4. Conclusions et perspectives |b Chapitre 3 Mécanismes de casse des fibres lignocellulosiques et propriétés rhéologiques des composites |p P. 90 |c 1. Observations rhéo-optiques |p P. 91 |d 1.1. Dispositif rhéo-optique pour l'observation des mécanismes de casse |p P. 93 |d 1.2. Description des mécanismes de casse |p P. 100 |d 1.3. Classification des fibres et corrélations avec la composition et la morphologie |p P. 101 |c 2. Évolution de la morphologie des fibres en mélangeur interne |p P. 102 |d 2.1. Matériaux et méthodes |p P. 105 |d 2.2. Résultats sur le sisal |p P. 110 |d 2.3. Comparaison des différents types de fibres |p P. 116 |d 2.4. Conclusions |p P. 116 |c 3. Propriétés rhéologiques des composites |p P. 116 |d 3.1. Introduction |p P. 119 |d 3.2. Influence de la concentration en fibres sur les propriétés viscoélastiques des composites |p P. 121 |d 3.3. Dépendance viscosité-température |p P. 123 |d 3.4. Analyse de l'influence du type de fibre et de la concentration sur les propriétés rhéologiques des composites |p P. 125 |c 4. Conclusion |b Chapitre 4 Préparation des composites à fibres lignocellulosiques en extrusion bivis |p P. 132 |c 1. Difficultés inhérentes au procédé |p P. 133 |c 2. Approche expérimentale |p P. 133 |d 2.1. Matériaux et méthodes |p P. 136 |d 2.2. Influence des paramètres procédé sur la morphologie finale |p P. 139 |d 2.3. Évolution des dimensions des fibres le long des vis |p P. 142 |c 3. Approche théorique et modélisation |p P. 142 |d 3.1. Calcul de l'écoulement le long des vis |p P. 144 |d 3.2. Évolution de la morphologie des fibres le long des vis |p P. 146 |d 3.3. Influence de la nature et de la morphologie initiale des fibres |p P. 148 |d 3.4. Calcul de l'évolution morphologique le long des vis |p P. 154 |c 4. Conclusion | |
| 359 | 2 | |b Chapitre 5 Mise en oeuvre des composites à fibres lignocellulosiques |p P. 160 |c 1. Matrices polymères |p P. 160 |d 1.1. Matrices thermoplastiques pétrosourcées |p P. 161 |d 1.2. Matrices thermodurcissables pétrosourcées |p P. 161 |d 1.3. Matrices biosourcées |p P. 162 |d 1.4. Matrices élastomères biosourcées ou pétrosourcées |p P. 162 |c 2. Renforts fibreux |p P. 162 |d 2.1. Fibres lignocellulosiques millimétriques ou centimétriques |p P. 164 |d 2.2. Fibres cellulosiques nanométriques et micrométriques |p P. 165 |d 2.3. Architectures des renforts à fibres lignocellulosiques |p P. 167 |d 2.4. Semi-produits |p P. 168 |c 3. Procédés de mise en oeuvre des composites à fibres lignocellulosiques |p P. 168 |d 3.1. Aperçu général des procédés de mise en oeuvre |p P. 175 |d 3.2. Points critiques de la mise en forme de composites à renforts fibreux lignocellulosiques |p P. 180 |d 3.3. Morphologie des fibres en injection de thermoplastiques renforcés de fibres courtes |p P. 186 |d 3.4. Procédés LCM |p P. 196 |d 3.5. Procédés de moulage par compression |p P. 201 |c 4. Conclusion |b Chapitre 6 Propriétés des composites à fibres lignocellulosiques longues |p P. 213 |c 1. Introduction |p P. 213 |d 1.1. Avant-propos |p P. 214 |d 1.2. Un peu d'histoire |p P. 214 |d 1.3. Classement des fibres végétales |p P. 215 |d 1.4. Une tige de lin est une structure composite |p P. 216 |d 1.5. Objectifs et description de ce chapitre |p P. 216 |c 2. Propriétés des fibres végétales |p P. 216 |d 2.1. Introduction |p P. 217 |d 2.2. Propriétés géométriques et pourcentage d'eau absorbée |p P. 220 |d 2.3. Comportement et propriétés mécaniques en traction de différentes fibres végétales |p P. 225 |d 2.4. Reproductibilité des propriétés mécaniques des fibres de lin |p P. 230 |d 2.5. Compléments sur les propriétés mécaniques des fibres |p P. 231 |c 3. Propriétés mécaniques et comportement de matériaux composites renforcés par des fibres végétales |p P. 231 |d 3.1. Introduction |p P. 233 |d 3.2. Propriétés de plis unidirectionnels (UD) renforcés par des fibres de lin sollicités en traction longitudinale (L) |p P. 237 |d 3.3. Compléments d'information sur le comportement des UD en traction longitudinale et les paramètres influents |p P. 241 |d 3.4. Comportement en traction transverse d'un pli unidirectionnel |p P. 242 |d 3.5. Comportement en compression longitudinale des UD |p P. 244 |d 3.6. Tenue en fatigue |p P. 246 |d 3.7. Tenue à l'impact |p P. 248 |d 3.8. Amortissement |p P. 248 |c 4. Conclusion |b Chapitre 7 Analyse de cycle de vie des biocomposites et gestion de leur fin de vie |p P. 266 |c 1. Analyse de cycle de vie (ACV) |p P. 266 |d 1.1. Principe et fonctionnement d'un calcul environnemental |p P. 269 |d 1.2. Limites de l'analyse de cycle de vie |p P. 270 |d 1.3. Application de l'analyse de cycle de vie à la production des fibres de lin |p P. 273 |d 1.4. Application de l'analyse de cycle de vie au développement d'un biocomposite polypropylène (PP)/lin pour l'automobile |p P. 278 |d 1.5. Application de l'analyse de cycle de vie à la fin de vie d'un biocomposite polylactide (PLA)/lin |p P. 282 |d 1.6. Conclusion |p P. 283 |c 2. Recyclage des biocomposites |p P. 283 |d 2.1. Méthodologie d'étude du recyclage des biocomposites |p P. 281 |d 2.2. Performances mécaniques des biocomposites après recyclage |p P. 287 |d 2.3. Caractéristiques des fibres végétales après recyclage |p P. 291 |d 2.4. Conclusion |p P. 292 |c 3. Biodégradation des biocomposites |p P. 292 |d 3.1. Définition de la biodégration |p P. 293 |d 3.2. Normes de biodégradabilité et labels |p P. 294 |d 3.3. Méthodes de mesure de la biodégradabilité |p P. 297 |d 3.4. Biodégradabilité des fibres naturelles et des biocomposites |p P. 301 |d 3.5. Conclusion |p P. 302 |c 4. Incinération des biocomposites |p P. 304 |c 5. Conclusion |p P. 311 |b Index | |
| 410 | | | |0 18207353X |t Science et ingénierie des matériaux |x 2275-9875 | |
| 606 | |3 PPN031381235 |a Composites polymères |2 rameau | ||
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| 676 | |a 620.11 |v 23a | ||
| 702 | 1 | |3 PPN195128435 |a Berzin |b Françoise |4 651 | |
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