corrélation entre vieillissement accéléré et vieillissement naturel : cas d’un composite biosourcé fibre de lin / polyester insaturé

National audienceCorrélation entre vieillissement accéléré et vieillissement naturel : cas d’un composite bio-sourcé fibre de lin / Polyester insaturéM. Rouch1, M. Gomina2, A. Roy1, D. Duriatti3Les fibres végétales sont des matériaux dont la structure complexe est assimilée à un composite à différentes échelles (fig. 1). Elles sont composées de parois concentriques dont chacune a une morphologie propre ; les microfibrilles de cellulose quasiment cristalline (Ø≈20 nm) sont disposées avec une orientation particulière dans une matrice amorphe à structure complexe constituée d’hémicelluloses, de pectines et de lignines [1][2]. Dans la famille des plantes annuelles à écorce textile, le lin occupe une place particulière en Europe car sa culture depuis plusieurs siècles et les sélections variétales pratiquées ont conduit à des variétés aux propriétés mécaniques exceptionnelles. Toutefois, l’emploi des fibres végétales pour la fabrication de pièces semi-structurelles en composite rencontre des réticences du fait des propriétés thermiques et hydriques de ces renforts. En effet, de par la nature de leurs constituants amorphes très hydrophiles (hémicelluloses et pectines), les fibres végétales peuvent absorber beaucoup d’eau [1][2]. Ainsi, en milieu humide, la prise d’eau par les fibres active des mécanismes physico-chimiques identiques à ceux usuellement reportés pour les polymères (gonflement, plastification, lessivage). Il s’ensuit que les composites biosourcés sont beaucoup plus sensibles aux conditions hygrothermiques que ne sont les matériaux incorporant des fibres synthétiques telles le verre. Ceci se manifeste par d’importantes variations dimensionnelles anisotropes et une dégradation des propriétés mécaniques [1]. Dans ce travail nous étudions les mécanismes de dégradation des fibres de lin, du polyester insaturé (onset de la Tg à 70°C) et du composite associant ces deux constituants en procédant à :-des tests de vieillissement accéléré par maintien des échantillons dans de l’eau déminéralisée portée à 23°C ou 70°C pendant des durées variables jusqu’à 70jours-des tests de vieillissement naturel par exposition des échantillons aux conditions ambiantes sur un toit.Le premier objectif visé est l’établissement de corrélations entre les comportements du composite et ceux de ses constituants dans différentes conditions hydrothermiques. Le second objectif est de vérifier si les vieillissements accélérés pratiqués permettent effectivement de reproduire les endommagements relevés sur ces composites biosourcés lors d’un vieillissement naturel. Références [1]O. Faruk, A. K. Bledzki, H.-P. Fink, et M. Sain, « Biocomposites reinforced with natural fibers: 2000–2010 », Prog. Polym. Sci., vol. 37[11], pp. 1552-1596, nov. 2012.[2]A. Thuault, S. Eve, J. Bazin, K. Charlet, F. Destaing, M. Gomina, et J. Bréard, « Morphologie, biocomposition et comportement mécanique des fibres de lin », Matér. Tech., vol. 99[3], pp. 275-280 (2011).[4]H. Dhakal, Z. Zhang, M. Richardson, « Effect of water absorption on the mechanical properties of hemp fibre reinforced unsaturated polyester composites », Compos. Sci. Technol., 67[7-8], pp. 1674-1683 (2007)