Élaboration et caractérisation de biocomposites à base d’acide polylactique et de fibres de lin: compatibilisation interfaciale par dépôt de revêtements à base d’époxy, de dioxyde de titane, de lignine ou de tanin

Le développement de solutions alternatives aux matériaux issus du pétrole est un enjeu environnemental crucial et cela passe notamment par l’utilisation de biopolymères. L’acide polylactique (PLA) est un biopolymère biosourcé et biodégradable, produit à l’échelle industrielle, et présentant des propriétés mécaniques intéressantes. Néanmoins, il reste fragile, peu résistant aux chocs et présente une faible tenue en température, limitant son utilisation dans de nombreuses applications. Un renforcement est souvent nécessaire et l’ajout de fibres naturelles a déjà montré de bons résultats. Or, il s’avère que le Canada est le premier producteur mondial de graines de lin, mais les tiges, qui renferment une quantité importante de fibres qui pourraient être valorisées en tant que renforts dans les matériaux composites, sont brûlées ou laissées sur place. Cependant, ces fibres ne peuvent être utilisées sans un prétraitement. En effet, l’adhésion matrice/fibres est loin d’être optimale en raison du caractère hydrophile et polaire des fibres, alors que les matrices polymères sont généralement plus hydrophobes et moins polaires. La résistance interfaciale fibres/matrice est donc souvent très faible, engendrant de mauvaises propriétés mécaniques, et une durabilité limitée en raison de la sensibilité à l’humidité des fibres. Ainsi, la compatibilisation fibres/matrice par traitement de surface des fibres fait l’objet de nombreuses études, mais la majorité des traitements développés fait encore appel à des approches et des procédés dont l’impact environnemental est non négligeable. Le but de cette thèse était donc de développer des traitements de compatibilisation simples et écologiques et d’élaborer des biocomposites à matrice PLA. L’approche proposée repose sur le dépôt à la surface des fibres de lin d’une fine couche, micrométrique, voire nanométrique, de compatibilisants à base de nanosilice/époxy, dioxyde de titane, lignine ou tanin, suivi de l’élaboration et la caractérisation des composites. Nos principaux résultats montrent que le revêtement au dioxyde de titane couplé à une cristallisation contrôlée du PLA a permis d’atteindre d’excellentes propriétés mécaniques et interfaciales. Toutefois, le revêtement au tanin, composé phénolique hydrosoluble, est prometteur