Ce travail de thèse porte sur l'élaboration et la caractérisation de nouveaux matériaux composites à base de fibres naturelles. Cette étude consiste à exploiter des renforts végétaux résultant du travail du bois d'olivier introduit sous forme de farine de bois d'olivier (FBO) dans une matrice polymère en polypropylène (PP). Ainsi, deux types de bio-composites PP/FBO ont été fabriqués : les combinaisons polypropylène avec les fibres de farine de bois d'olivier non traitées ou traitées avec de l'amino-silane avec un taux de charge massique de 3%. Suite au traitement chimique, les caractérisations des fibres traitées ont montré une augmentation de taux de cellulose, de la rugosité, de la stabilité thermique et aussi de la cristallinité. Les échantillons de matériaux composites étudiés ont été fabriqués à partir des matières premières PP et FBO, par extrusion bi-vis suivie d'une injection en variant le taux de charge en FBO de 0 à 30%. Les micrographies des facettes de rupture réaliséesau microscope électronique à balayage (MEB) montrent une meilleure adhésion entre la matrice et les fibres traitées par rapport à celles non traitées. Dans l'objectif d'une caractérisation des propriétés élastiques, des méthodes de caractérisation destructive par essais mécanique et non destructive par ultrasons, sont confrontées afin d'en établir la correspondance, mais aussi les limites. Il en résulte que la rigidité des bio-composites PP/FBO a été améliorée avec l'augmentation du taux de fibres et l'ajout d'un agent de couplage. Un facteur de corrélation entre les modules de Young estimés est établi entre les valeurs ultrasonores et les valeurs mécaniques. Les vitesses longitudinale et transversaleaugmentent dans les mêmes proportions que la teneur en fibres et que l'ajout d'un agent de couplage. Enfin, la structure interne des échantillons de bio-composites PP/FBO a été évaluée par réflectométrie ultrasonore et la tomographie par rayons X.

La finalite de cette etude etait la production de deux materiaux sous forme de longues microfibres composites a base de polylactique acide PLA (polymere biodegradable) ou de polypropylene PP (polymeres issus de la petrochimie), renforces par des charges en whiskers de cellulose, afin d'ameliorer les proprietes mecanique et thermique. Dans notre investigation l'ajout du whiskers de cellulose a permis d'ameliorer de nombreuses proprietes des filaments: la resistance a la rupture, le module de Young et la propriete barriere sont generalement ameliorees pour le PP et uniquement le module de Young pour le PLA. En revanche, en ce qui concerne les proprietes thermique l'amelioration est moins remarquee, a cause de la degradation des whiskers de cellulose au cours des essais de caracterisation. Cette etude nous a permis d'explorer l'apport de l'ajout de ces nouvelles charges de cellulose dans deux differentes matrices polymeres. Les resultats obtenus nous encouragent a continuer a investiguer dans ces materiaux composites, surtout que cette etude s'est limitee a l'addition de 1% de charges, qu'on pourrait esperer atteindre des pourcentages jusqu' a 6%.

Dans ce projet, on évalue l'effet du type de traitement et de la taille de la fibre de chanvre pour des applications dans des composites thermoplastiques. La matrice sélectionnée est le polyethylene de haute densité (PEHD). Au total, quatre polyéthylènes/agents couplant ont été sélectionnés pour modifier l'interface fibre-matrice dans le but d'améliorer les propriétés mécaniques du composite. Les objectifs secondaires de cette étude sont: de prétraiter la fibre de chanvre de façon thermomécanique avant son incorporation dans la matrice, de déterminer les paramètres optimaux de mise en oeuvre afin de préparer le matériau composite par extrusion, ainsi que caractériser de façon mécanique les matériaux composites en tension, flexion et impact. Les résultats obtenus indiquent que la farine de chanvre se comporte plutôt bien par rapport aux fibres. De plus, la pression de vapeur lors du traitement thermomécanique ne fait aucune différence sur les propriétés du matériau composite. Aussi, l'ajout d'agent couplant fait une différence dans les propriétés mécaniques des matériaux composites alors que le meilleur agent couplant a été le Dupont WPC-576D. Finalement, le moment d'ajouter l'agent couplant (au prétraitement ou dans l'extrudeuse) ne fait aucune différence sur les propriétés des matériaux composites.

Cette étude constitue une contribution à la recherche de nouveau matériau composite originaire des ressources naturelles végétales. Elle vise alors à l'exploitation des fibres naturelles extraites de la plante d'Alfa avec une matrice biopolymère thermoplastique de type Mater-Bi® afin d'élaborer des biocomposites. Trois types de fibres courtes extraites de la plante d'Alfa sont préparés ; non traitées et traitées par un traitement alcalin à 1 et 5%. Les diverses techniques utilisées pour la caractérisation des fibres ont révélé une augmentation de la rugosité, du taux de cellulose, de l'indice de cristallinité ainsi de la stabilité thermique après le traitement alcalin. Les matériaux composites sont préparés par extrusion bivis suivi d'une opération d'injection en faisant varier le pourcentage des fibres de 0 à 25%. Les analyses thermiques des biocomposites ont montré un accroissement significatif de la vitesse de cristallisation suite à l'incorporation des fibres d'Alfa ainsi une amélioration de la stabilité thermique pour les matériaux à base de fibres traitées. La résistance à la traction et le module de Young des biocomposites ont augmenté alors que la ténacité et l'allongement à la rupture ont diminué avec l'augmentation du taux de fibres. Les micrographies MEB des surfaces fracturées indiquent une bonne adhésion entre la matrice et les fibres d'Alfa traitées ou non. L'étude de la cinétique de cristallisation des différents biocomposites a prouvé le fort effet nucléant des fibres d'Alfa traitées ou non.