Résumé:
Cette thèse vise à développer de nouveaux matériaux composites recyclables avec un impact environnemental réduit et des propriétés barrières (à la vapeur d'eau) améliorées, adaptés à l'emballage, en utilisant l'agent de renforcement biosourcé et biodégradable - les nanofibres de cellulose (NFC), avec des procédés respectueux de l'environnement, tels que la photopolymérisation. Ainsi découvrir les relations processus-structure pour adapter les performances (propriétés structurelles, thermomécaniques et barrières).
Premièrement, la nanocellulose a été extraite des fibres libériennes de chanvre. Un prétraitement chimique avec NaOH et NaClO2 a permis d'éliminer la plupart des composants non cellulosiques des fibres. Ensuite, les fibres prétraitées chimiquement ont été défibrillées mécaniquement à l'aide d'un homogénéisateur à grande vitesse. L'influence des temps de traitement mécanique a été analysée.
La suspension de nanocellulose obtenue était composée de nanofibrilles courtes d'une largeur de 5 à 12 nm, d'empilements de nanofibrilles d'une largeur de 20 à 200 nm et de quelques fibres plus grosses. Avec des temps de traitement plus longs, une légère diminution de la stabilité thermique des NFC a été constatée alors qu'aucun changement dans l'indice de cristallinité de NFC n'a été détecté. De plus, le papier a été formé à partir de NFC en ce qui concerne les temps de traitement mécanique. Les propriétés du nanopapier préparé avec la nanocellulose de chanvre étaient similaires à celles des nanopapiers préparés avec des nanofibres en forme de tige dérivées de bois.
Deuxièmement, la nanocellulose obtenue a été utilisée en combinaison avec un acrylate époxydé d'huile de soja pour la fabrication de films composites entièrement biosourcés. De plus, la fraction pondérale de NFC variait également.
Les composites durcis étaient des films autoportants, flexibles, relativement transparents de couleur blanche.
Enfin, pour assurer une fonction d'emballage, un matériau doit avoir des propriétés mécaniques, optiques et barrières adaptées, et comme la concurrence est ambitieuse entre les biomatériaux et son analogue traditionnel de la pétrochimie en termes de performances/prix, une étude comparative, des réponses barrières, entre deux biocomposites à base de deux matrices acryliques de natures différentes a été considérés.
