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Dissertations / Theses on the topic 'Extrusion – Polymères'
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Busuladzic, Ibrahim. "Modélisation des éléments de mélange en extrusion par la méthode des éléments frontières." Paris, ENMP, 2004. http://www.theses.fr/2004ENMP1206.
Full textAbstract:
Afin d'obtenir des nouveaux materiaux plastiques, le melange des polymeres est un processus couramment utilise. L'extrusion monovis est un procede de mise en forme des matieres plastiques qui permet d'obtenir un melange efficace en mmodifiant la vis d'extrusion. Pour cela, la tete de melange de type maddock est utilisee, afin d'etudier son effet sur la qualite du melange. Dans cette etude, le melange dispersif est surtout etudie. La partie experimentale de cette these etudie la dispersion de la phase secondaire dans la matrice du polymere (le melange pvc et le melange pp/caco3). Parallelement a cette etude experimentale, un modele numerique a ete develope pour caracteriser le melange des polymeres. Pour cette approche numerique, la methode des elements frontieres (bem) a ete choisie. La methode classique bem ne permet pas de resoudre les problemes d'ecoulements non-newtoniens, ceci nous a amene a utiliser certaines techniques afin d'adapter la resolution par bem. Pour cela la technique de multi domaine combinee avec la methode de la reciprocite duale (drm) est utilisee. Un logiciel "poly_bem" a ete developpe dans le cadre de cette these. Des simulations numeriques en comportement newtonien et non-newtonien respectivement en 3d et en 2d ont permis de calculer la dispersion a l'aide de l'indice d'ecoulement (flow number). Afin de valider ces resultats, une confrontation qualitative a ete realisee montrant notamment l'effet benefique de la tete de melange. L'ecoulement dans certaines zones de la tete de melange (l'entree et la sortie du passage entre canaux) exerce un type d'ecoulemement elongationel favorisant la dispersion plus que dans d'autres zones<br>In order to obtain new plastic materials, polymers mixing is a very commonly used process. Polymers processing using single-screw extrusion makes it possible by modifying the screw of extrusion. For this reason, the maddock mixing head is used in ordrer to study its effect on quality of the mixing. In this work, the dispersive mixing is especially studied. The experimental part of this project studies the dispersion of secondary phase in polymer matrix. Beside the experimental study, the numerical methods can be used to provide more detailed information on the mixing flows. In this study the boundary element method (bem) is used. Whereas, the polymer flows exibit non-newtonians behaviors and consequently non-linear constitutive equations, the bem simulations have to take this into account. The classical bem enables to solve this type of problems. Specific techniques have to be developed in order to adapt the bem resolution. For that, the technique of multy domain decomposition together with the dual reciprocity method (drm) has been developed. Software called "poly_bem" has been developed based upon bem. Newtonian and non-newtonian computations have been performed in 3d and 2d respectivly. The dispersion performances of mixing devices are calculated using using the flow number definition. In order to validate these results, preliminary comparaisons have been carried out showing the benefical effect of mixing head. The polimer flow in specific zones of the mixing head (the entry and the exit of the narow gap) exhibits elongational flows improving dispersion more than in other zones
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Nigen, Sophie. "Instabilités en extrusion de polymères fondus : atténuation, élimination, mécanismes." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 2000. http://www.theses.fr/2000GRE10017.
Full textAbstract:
Ces travaux portent sur la stabilite en extrusion des polymeres fondus en ecoulement en contraction brusque. Les phenomenes observes sont la fissuration en sortie de filiere, le glissement a la paroi et les instabilites. On a utilise des polydimethylsiloxanes et differents types de polyethylene, dont les structures moleculaires (quantite et repartition des ramifications) ont ete caracterisees. Chaque ecoulement a ete visualise en sortie de filiere ; des mesures de vitesses ont ete faites dans le capillaire, a sa paroi et en amont de la contraction. Le developpement du phenomene de fissuration en sortie de filiere a ete observe : le scenario suivi se generalise a l'ensemble des polymeres fondus. Les ramifications longues permettent d'attenuer leur profondeur. Les ecoulements a debit impose peuvent presenter des regimes avec oscillations instantanees de la pression. L'augmentation de la compressibilite en augmentant le nombre de ramifications permet de les attenuer, parfois de les eliminer. Un milieu poreux place en entree de filiere les elimine totalement. En extrusion de polymeres fondus, il existe deux types de glissement a la paroi. Le premier s'observe dans des filieres de faible energie de surface en ecoulement stable. La contribution du glissement au debit n'evolue alors pas. Le second, glissement macroscopique de nature cohesive, ne depend pas de la nature de la surface de la filiere et est gere par des effets de volume en ecoulement instable. La contribution du glissement au debit augmente avec le regime d'extrusion ; on tend vers un ecoulement en bloc. En terme de rentabilite en extrusion, l'introduction de ramifications longues permet de repousser l'apparition des instabilites mais le gain est non reproductible. Par contre, un milieu poreux de fort pouvoir filtrant place en amont de la contraction repousse cette apparition d'un facteur 2 au moins. Ces instabilites s'initient en amont de la contraction sur l'axe de l'ecoulement, la ou l'elongation est maximale et elles generent des ecoulements instationnaires en volume. Elles ont au moins une frequence propre qui est la meme que celle mesuree en amont de la contraction le long des lignes de courant et en sortie de filiere. Meme si les variations instantanees locales de la vitesse peuvent etre importantes, celles de la vitesse sur l'axe et celles du debit sont faibles.
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Chabert, France. "Élaboration par extrusion de membranes polymères pour piles à combustible." Grenoble INPG, 2004. http://www.theses.fr/2004INPG0132.
Full textAbstract:
Dans le cadre de la diversification des sources énergétiques, les piles à combustible apparaissent comme une technologie prometteuse. La pile à combustible est un système électrochimique qui convertit l'énergie chimique d'une réaction d'oxydoréduction en énergie électrique, avec production simultanée d'eau et de chaleur. La membrane électrolyte polymère est l'un des verrous technologiques sur lesquels bute le développement des piles à combustible, avec des impératifs de performance, de longévité, de recyclage et de coût. Des études précédentes proposaient comme alternative au Nafion®, le matériau utilisé actuellement, des membranes à base d'un polyélectrolyte thermoplastique polyéthersulfone, associé éventuellement à une charge inorganique. L'objectif de ce travail était d'élaborer à partir de ce matériau des membranes par extrusion alors que les polymères fonctionnels de ce type sont généralement mis en forme par des techniques de coulée-évaporation polluantes, ce qui les rend difficilement transposables à l'échelle industrielle. L'extrusion, procédé largement utilisé dans l'industrie de transformation des matériaux, n'avait pas été utilisée jusqu'à présent pour la mise en forme de polymères ioniques porteurs de fonctions arylsulfoniques. Pour extruder ce type de polymère sans risque de dégradation, il a fallu vérifier l'adéquation entre le matériau et le procédé de mise en forme. Plusieurs types de polysulfones, commerciaux, sulfonés ou synthétisés par les partenaires du projet, ont été caractérisés d'un point de vue physico-chimique par la détermination des masses molaires, des transitions thermiques, et d'un point de vue rhéométrique sur une large gamme de températures et de gradients de cisaillement, de manière à connaître leur comportement en écoulement et prévoir les conditions d'extrusion. Des films ont été extrudés, leurs conductivités sont similaires à celles des membranes élaborées par coulée-évaporation et proches de celle du Nafion®. Par ailleurs, nous avons montré que l'incorporation d'une charge conductrice protonique permet de moins sulfoner le polysulfone pour un même niveau de conductivité, tout en maintenant un niveau de viscosité suffisamment faible pour permettre d'extruder ces matériaux composites. L'incorporation de charges de renfort a été également envisagée, l'extrusion de ces composites a été validée. Ce travail pourra être étendu à d'autres polymères conducteurs protoniques, comme les polyétheréthercétones et les polyétherimides, dont les membranes réalisées par coulée-évaporation ont déjà démontré leurs performances en pile à combustible<br>The aim of these studies was to process membranes by extrusion to be used in fuel cells. The functional polymers used are generally processed by polluting techniques like casting-evaporation, which are not easily transposable on industrial scale. Extrusion is a widely used shaping operation in the polymer processing industry. However, extrusion had not been used until now for arylsulfonic ionic polymers. In order to avoid any risk of degradation of the polymer during extrusion, it was necessary to define the best processing conditions. On one hand, the physicochemical characterization of the polysulfones (commercial) and sulfonated polysulfones (or synthesized by the project partners), were performed by determining their molecular weights and their thermal transitions. On the order hand, their flow behaviour was characterized over a wide range of temperatures and shearing rates using rheometric techniques. The combination of these two characterizations allowed to define the appropriate extrusion conditions. For the extruded films, the conductivities, measured by impedance spectroscopy were found to be similar with those of the membranes processed by casting-evaporation and close to those of Nafion® membranes. In addition, the incorporation of a proton-conducting filler and reinforcing fibres was also considered and the extrusion of these composite materials was validated. This work could be extended to other proton-conducting polymers, like polyetherethercetones and polyetherimides, whose membranes produced by casting-evaporation have already shown their performances in the fuel cells
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Noe, Isabelle. "Etude des écoulements de polymères dans une extrudeuse bivis corotative." Paris, ENMP, 1992. http://www.theses.fr/1992ENMP0305.
Full textAbstract:
Le developpement recent de l'extrusion bivis est liee a ses multiples possibilites d'utilisation et son aptitude au melange. Ce travail concerne les bivis corotatives a chenaux continus. L'etude experimentale a comporte de nombreux essais qui ont consiste a faire varier les conditions de fonctionnement (vitesse, debit) pour diverses geometries de vis (construites a partir de pas direct, pas inverse et malaxeurs). Des demontages ont rendu possible l'observation du remplissage et des differentes zones fonctionnelles de la bivis, ainsi que le prelevement d'echantillons. Cette etude a permis de comprendre le fonctionnement global de l'extrudeuse et de degager les parametres importants. Les zones fonctionnelles ont ete modelisees separement. Un modele simplifie de la zone de fusion est presente. Il rend compte de la rapidite du mecanisme mais souffre d'hypotheses restrictives. L'ecoulement longitudinal du polymere fondu dans les pas directs et inverses a ete modelise dans un repere cylindrique. La geometrie reelle du chenal et le comportement pseudo-plastique du materiau sont pris en compte. Une methode d'elements finis a permis de resoudre ce probleme. La modelisation des ecoulements a travers les malaxeurs a ete faite au moyen d'une methode de type volumes finis. L'influence de divers parametres et notamment celle de l'angle de decalage a ete etudiee. Les recirculations de la matiere ont ete quantifiees par l'intermediaire d'un coefficient de melange. La mise en serie des differents modeles d'ecoulement a l'etat fondu donne un modele d'ensemble de la machine. Ce dernier permet de reconstituer l'evolution des pressions le long des vis et de determiner les longueurs remplies. Les confrontations avec les valeurs experimentales sont satisfaisantes
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Colbeaux, Aimeline. "Compatibilisation de mélanges polypropylènes / polyéthylène par extrusion réactive." Lyon, INSA, 2001. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2001ISAL0058/these.pdf.
Full textAbstract:
Le polypropylène et le polyéthylène sont les composants majoritaires des déchets plastiques ménagés. Comme leur séparation est délicate, il semble intéressant d'étudier la possibilité de recyclage de ces polymères sous la forme d'un mélange. Ces deux polyoléfines sont immiscibles et incompatibles, de fait, leurs mélanges présentent, pour la plupart des compositions, des propriétés mécaniques inintéressantes et imprévisibles, du fait d'une morphologie souvent grossière et instable. Pour les améliorer, il faut compatibiliser le mélange en ajoutant ou en créant dans le système un agent compatibilisant (souvent un copolymère) qui se positionne `a l'interface et joue le rôle d'émulsifiant. L'objectif de ce travail est de montrer la possibilité d'amélioration des propriétés des mélanges polypropylène/polyéthylène par une voie originale de compatibilisation réactive in-situ au cours de la phase de mélangeage en extrudeuse. A cette fin, une proportion, la plus faible possible, de chaînes de polypropylène et de polyéthylène greffées anhydride maléique est ajoutée dans chacune des phases. A l' aide d'un réactif au moins bifonctionnel, appelé agent de couplage, l'agent compatibilisant est créé `a l'interface entre les deux phases du mélange. Cette étude s'articule autour de trois parties : - La première est consacrée `a un bilan bibliographique concernant le recyclage des matériaux polymères, les mélanges hétérogènes et les mélanges polypropylène/polyéthylène. De sorte `a faire ressortir l’intérêt de cette étude et `a présenter l’originalité de la méthode de compatibilisation envisagée. - La seconde partie de ce travail détaille l'étude de la réactivité, en milieu polymère fondu, de différentes molécules polyfonctionnelles. Deux agents de couplage ont été choisis pour être utilisés en mélange, `a partir de différents critères aussi bien pratiques qu' économiques. - Enfin, les conditions de préparation des mélanges compatibilisés sont détaillées. L'efficacité de la compatibilisation est démontrée `a l'aide de différentes techniques. Par exemple, il est mis en évidence que la morphologie des mélanges peut être affinée et stabilisée et leurs propriétés mécaniques améliorées, par la méthode de compatibilisation réactive in-situ développée dans ce travail.
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Chaput, Sandrine. "Relation rhéologie-morphologie dans les mélanges de polymères chargés : Application à l'extrusion de films pour supercapacités." Saint-Etienne, 2004. http://www.theses.fr/2004STET4020.
Full textAbstract:
Cette étude s'intéresse au mélange de 2 polymères incompatibles, chargés avec du charbon actif. Le but est de fabriquer, par extrusion bivis, un matériau dans lequel les 2 phases polymères forment une morphologie co-continue et dans lequel le charbon actif est localisé dans une seule phase composée de 2 populations de chaînes. Ce travail est décomposé en plusieurs problématiques. D'abord la phase polymère chargée a été caractérisée seule, en fonction de la fraction de grandes chaînes. D'une part, la rhéologie dynamique aux faibles déformations a permis d'établir une relation entre la valeur du module de plateau lié à la présence du charbon et son degré de dispersion, d'autre part les caractérisations physico-chimiques ont donné des éléments sur la nature des chaînes fixées sur la charge. Puis, la morphologie du mélange des 2 polymères sans charge, en particulier le domaine de co-continuité, a été étudiée par plusieurs techniques de caractérisation, en montrant l'influence du rapport de viscosité sur la morphologie. Enfin, la structure du mélange de polymères chargés avec le charbon actif (domaine de co-continuité, localisation du charbon) a été déterminée. L'influence des conditions opératoires sur la morphologie du système a également été étudiée. En ce qui concerne le procédé de mise en œuvre , il est constitué de trois étapes : extrusion bivis, extrusion monovis et calandrage. L'influence de chaque étape sur la structure du matériau final a été étudiée. Plus particulièrement, le profil de vis utilisé dans l'extrudeuse bivis a été analysé en comparant deux profils pour lesquels l'action dispersive du mélange n'a pas lieu dans les mêmes zones<br>This work focuses on active carbon dispersed in a immiscible polymer blend. The purpose of this study is to build up, in a twin screw extruder, a material with a co-continuous morphology and with a selective localization of the active carbon in one phase, composed of two populations of chains. The approach followed in this study is divided into several parts. Firstly, only the active carbon-highly filled phase was studied as a function of the long chain fraction. On the one hand, dynamic spectrometry allowed to establish a relation between the plateau modulus, due to the presence of active carbon, and the quality of the dispersion. On the other hand, physico-chemical characterizations have completed conclusions about the nature of polymeric chains fixed on the active carbon. Then, the morphology, and especially the co-continuity domain, of the immiscible polymer blends, without filler, was determined by several methods of characterization. The effect of the viscosity ratio on the blend morphology was especially investigated. Finally, the structure of the immiscible polymer blends filled with active carbon (co-continuity window and localization of the filler) was determined. The influence of the experimental conditions on the morphology of the blends has also been investigated. The process consists in three steps : twin screw extrusion, single screw extrusion and calendering. The influence of each step on the morphology of the final material has been analysed. Especially, the screw configuration used in the twin screw extruder has been investigated by comparing two configurations whose dispersive action on the blend is not located in the same zones
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Silagy, David. "Etude expérimentale et modélisation du procédé d'extrusion de film à plat de polymère." Paris, ENMP, 1996. http://www.theses.fr/1996ENMP0724.
Full textAbstract:
Dans le procède d'extrusion de film a plat, un polymère fondu est extrude a travers une filière plate puis étire dans l'air et enfin refroidi sur un rouleau thermostat. Au cours de l'étirage, on observe un rétrécissement latéral de la largeur du film ainsi qu'une diminution inhomogène de sa section. Au-delà d'une vitesse d'appel critique, on observe dans certains cas une instabilité d'étirage, appelée draw résonance, qui se manifeste par des fluctuations périodiques de l'épaisseur et de la largeur du film. Dans d'autres situations, c'est un phénomène de casse du film qui se produit. L'enjeu de notre étude consiste à comprendre la dynamique de formation du film plat afin de prédire d'une part, les phénomènes décrits précédemment, et les dimensions finales du film obtenu d'autre part. Nous avons développe des modèles de complexité croissante tant au niveau de la description cinématique de l'écoulement que de l'équation constitutive. Les modèles 1d (newtonien et viscoélastiques) permettent de mettre en ouvre la méthode de stabilité linéaire afin de prédire le phénomène d'instabilité périodique. Ces modèles constituent la première approche théorique qui prenne en compte simultanément les fluctuations de largeur et d'épaisseur du film. Ils permettent d'avancer que les polymères de haut niveau d'élasticité sont plutôt confrontes au problème de casse alors que les polymères de faible niveau d'élasticité sont plutôt confrontes au problème d'instabilité. Dans ce dernier cas, le modèle prédit que l'on peut jouer sur l'aspect géométrique du procède pour limiter le phénomène. Ces résultats sont en bon accord (qualitatif et quantitatif) avec ceux de notre étude expérimentale. L'utilisation stationnaire de ces modèles 1d permet d'obtenir des évolutions des dimensions finales du film avec les paramètres opératoires qui sont qualitativement très proches de l'expérience. La prédiction d'une section finale inhomogène nécessite la prise en compte d'une cinématique 2d. Cela conduit au développement d'un modèle de type membrane qui nécessite la mise en ouvre de méthodes de résolution par éléments finis adaptées à l'existence d'une surface libre et aux équations de transport. Ce modèle permet de retrouver avec une très bonne précision le profil de rétrécissement latéral et la section finale obtenus expérimentalement. L'influence marquante de la viscoélasticité du polymère sur les dimensions finales est mise en évidence. La loi de maxwell fournit ici des résultats d'une surprenante pertinence compte tenu du faible nombre de paramètres qu'elle met en jeu et de sa réputation discutable dans les écoulements en élongation. La simulation dynamique 2d confirme les tendances obtenues avec la méthode de stabilité linéaire et permet de prédire un déphasage entre fluctuations de largeur et d'épaisseur qui est cette fois en très bonne conformité avec les observations expérimentales
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Beaufils, Pascal. "Etude des défauts d'extrusion de polyethylènes linéaires : approche expérimentale et modélisation des écoulements." Paris, ENMP, 1989. http://www.theses.fr/1989ENMP0171.
Full textAbstract:
Ce travail presente une classification et une quantification de la succession des differents defauts d'extrusion que l'on peut observer sur les polyethylenes lineaires soient, le defaut de surface (peau de requin), le defaut bouchon, l'ondulation et la rupture d'extrudat. A cote de cet objectif general, nous nous sommes plus particulierement interesses au developpement du defaut de peau de requin dans un polyethylene basse densite lineaire et ce en utilisant deux techniques experimentales complementaires: la rugosimetrie pour correctement caracteriser la surface de l'extrudat et les observations de birefringence d'ecoulement qui nous ont permis de visualiser les conditions d'ecoulement a l'interieur de la filiere. Le developpement du defaut apparait comme fortement dependant de la temperature et comme quasi-independant de la geometrie de la filiere (longueur, angle d'entree). Les modelisations de l'ecoulement dans la filiere ont permis de relier l'amplitude du defaut de surface avec la distribution des contraintes dans l'ecoulement. L'emergence du defaut de peau de requin apparait comme un phenomene continu et regulier de degradation de l'etat de surface et ne semble pas pouvoir etre correlee a un quelconque phenomene de glissement a la paroi
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Rakotonirina, Mamy Daniel. "Modification chimique de polymères par des dérivés acyloxyimides en extrusion réactive." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0299.
Full textAbstract:
La fonctionnalisation post-polymérisation ou post-fonctionnalisation est une technique qui permet d’apporter des propriétés spécifiques à des polymères dont les caractéristiques intrinsèques sont limitées pour une application donnée. Parmi les différentes stratégies de post-fonctionnalisation, une des plus courantes est le greffage radicalaire en milieu fondu par extrusion réactive (T > 160 °C). Dans ce type de procédé, un précurseur de radicaux appelé agent de greffage est utilisé afin de greffer des unités fonctionnelles sur les chaines de polymère. A ce jour, ce sont les radicaux à base de peroxydes qui sont employés. Cependant, ces derniers engendrent souvent des réactions de réticulation de chaines qui réduisent l’efficacité du processus. Afin de surmonter ces inconvénients, il est alors important de développer de nouvelles structures pertinentes. Dans ce contexte, les travaux de recherche que nous avons entrepris dans cette thèse concernent la conception et l’étude de nouveaux agents de greffage dérivés d’acétoxyphtalimide (NAPI) pour la post-fonctionnalisation de polymères. Afin d’atteindre ces objectifs, notre démarche a été basée sur une approche multidisciplinaire comportant une étude théorique par modélisation moléculaire et une approche expérimentale incluant la synthèse et l’étude de réactivité des nouvelles structures. Par la suite, des essais de post-fonctionnalisation de polyéthylène, de polyamide ainsi que de poly(acide lactique) par ces nouveaux agents de greffage ont été réalisés. Ces essais ont montré des résultats prometteurs à l’utilisation de ces nouveaux composés par rapport aux peroxydes dans les systèmes d’extrusion<br>Post-functionalization is a technique which allows to introduce specific properties to polymers whose intrinsic characteristics are limited for a defined application. It has become an appropriate tool to answer the strong demand for performance materials that is constantly growing. Among the post-functionalization methods, one of the most exploited is the radical grafting of the polymers in the molten state by reactive extrusion (T> 160 ° C). In this type of process, a radical precursor called grafting agent is used to graft functional units (monomers) onto the polymer backbone. In this context, the conventional grafting agents used in extrusion are peroxides. However, the radicals generated by peroxide compounds often lead to side reactions, particularly crosslinking reactions of the polymer chains which limit the efficiency of the process. Thus, finding a new family of grafting agents remains a challenge to optimize these extrusion systems. In this research work, the main objective is to use new grafting agents based on acetoxyphthalimide (NAPI) for extrusion. To reach this goal, our strategy is based on a multidisciplinary approach which presents a theoretical study by chemical modeling and an experimental approach by the synthesis and the reactivity study of the targeted structures. To validate the concept, polyethylene, polyamide and polylactic acid post-functionalization tests through these new grafting agents have been carried out. The results obtained have shown that these NAPI derivatives are efficient to graft monomers and to reduce the crosslinking reaction compared to peroxide agents
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Sahyoun, Jihane. "Développement de nouveaux matériaux polymères ignifugeants par la voie extrusion réactive." Thesis, Lyon 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LYO10360/document.
Full textAbstract:
L'objectif principal de ce travail concerne le développement de nouveaux matériaux polymères techniques ou composites anti-feu, éco-compatibles, tout en incorporant un faible taux de charges dans le but de conserver les performances physiques et mécaniques des matériaux élaborés, pour des applications axées sur la fabrication de fils ignifuges. L'étude est basée sur la génération in situ de charges inorganiques fonctionnalisées en matrice polymère fondu au cours du procédé d'extrusion par des réactions d'hydrolyse-condensation des précurseurs alcoxysilanes. Les caractérisations morphologiques et chimiques ont mis en évidence la formation de ces composites. La compréhension des mécanismes d'ignifugation mis en jeu a mis en évidence une nette modification du comportement au feu du matériau avec l'ajout de charges silicophosphorées ce qui prouve l'intérêt de disperser les fonctions ignifugeantes par cette approche originale. Une ouverture sur les systèmes azotés a été également mise en évidence. Les performances feu évaluées à l'aide d'un microcalorimètre à combustion et d'un calorimètre à cône ont également permis de comparer des composés phosphorés introduits par la voie additive avec la charge silicophosphorée générée in situ<br>The main objective of this work is the development of new fire retardant, eco-friendly, engineering composites, with the incorporation of a low load of fillers in order to maintain the physical and mechanical properties. The study is based on the in situ generation of functionalized inorganic fillers in the polymer matrix during the melt extrusion process by hydrolysis-condensation reactions of alkoxysilane precursors. Morphological and chemical characterization revealed the formation of these composites. Fire tests data showed a significant modification in the fire behaviour of the materials with the addition of the silico-phosphorylated fillers, which proves the interest of dispersing the fire retardant functions by this novel approach. An opening on nitrogen systems was also highlighted. The fire performance evaluated using a microcalorimeter and a combustion cone calorimeter was also used to compare phosphorus compounds introduced by the additive approach and the silico-phosphorylated filler generated in situ the molten copolymer
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Lavernhe-Gerbier, Alexandrine. "Modèles moléculaires appliqués aux instabilités d'écoulement de polymères fondus." Pau, 2003. http://www.theses.fr/2003PAUU3023.
Full textAbstract:
Le procédé d'extrusion des polymères est souvent limité en débit par l'apparition d'instabilités. En effet, aux petits débits, l'extrudat est lisse, puis lorsqu'on augmente le débit on trouve successivement le défaut de peau de requin, le défaut oscillant et enfin le défaut en volume. Cette thèse a pour but de comprendre l'origine moléculaire du défaut de peau de requin et du défaut oscillant pour, in fine, augmenter la cadence de production en modifiant la distribution des masses moléculaires ou la tacticité des polymères linéaires. Après une étude bibliographique qui fait un état du savoir sur les défauts peau requin et oscillant, nous avons étudié la rhéologie en viscoélasticité linéaire et non-linéaire de polymères linéaires de différentes espèces chimiques. Nous avons ensuite modélisé ces résultats en petites et grandes déformations avec le modèle de Doi͏̈-Edwards. La validation de ce modèle dans les écoulements simples, nous a permis de l'appliquer dans le cas de l'écoulement d'un polymère dans une filière plate afin de prédire le profil de vitesse et de montrer un lien entre le défaut de peau de requin et le profil de vitesse. Pour expliquer l'origine et le mécanisme de ce défaut, nous nous sommes intéressés à la théorie de Griffith et au modèle de la trompette de de Gennes. Ceci nous a permis de proposer une solution pour décaler le défaut de peau de requin. Pour expliquer le défaut oscillant, nous avons proposé un modèle de glissement basé sur des concepts développés par de Gennes et Brochard. Selon cette approche, le mécanisme de glissement serait dû à un phénomène thermodynamique d'intergiditation entre les molécules de la surface et celles du volume<br>The extrusion process of polymers is often limited in flow by instabilities. Indeed, at small flow rate, the extrudate is smooth, then when increase the flow rate, we find successively the sharkskin defect, the spurt and the gross melt fracture. The goal of this thesis, is to understand the molecular origin of the sharkskin and the spurt for, in fine, increasing the rate of production by modifying the molecular weight distribution or the tacticity of linear polymers. After a bibliographical study, which makes a state of the knowledge on the the sharkskin and the spurt, we have studied the linear and non-linear viscoelasticity properties of linear polymer of various chemical species. We have modelled the rheological results, in small and large deformations with the Doi͏̈-Edwards model. The validation of this model in the simple flows, enabled us to apply it in the case of the flow of a polymer in a flat die in order to predict the velocity profile and to show a link between the sharkskin defect and the velocity profile. To explain the origin and the mechanism of this defect, we were interested in the theory of Griffith and the model of the trumpet of de Gennes. This enabled us to find a solution to shift the sharkskin defect. To explain the spurt, we proposed a model of slip based on concepts developed by de Gennes and Brochard. According to our approach, the mechanism of slip would be due to a thermodynamic phenomenon between the molecules of surface "the pseudo brush" and those of volume
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Dupuy, Delphine. "Modélisation mathématique de l'extrusion bivis." Saint-Etienne, 2004. http://www.theses.fr/2004STET4001.
Full textAbstract:
Le problème de départ est la modélisation des phénomènes mécaniques qui interviennent au cours de l'extrusion d'un polymère. Le travail effectué au cours de cette thèse porte sur l'analyse mathématique des écoulements de fluide à l'intérieur de tubes fins ondulés. Le mouvement stationnaire d'un fluide newtonien incompressible est considéré. L'analyse asymptotique du problème permet de mettre en évidence le caractère périodique du phénomène et de construire un problème cellulaire permettant d'approcher la solution. En considérant les effets de couche limite, des estimations d'erreur sont montrées afin de justifier la solution asymptotique. La méthode numérique développée dans ce travail met en place la méthode de décomposition asymptotique partielle du domaine. Cette méthode consiste à écrire le problème variationnel initial sur un espace plus régulier, construit à partir du comportement asymptotique de la solution. Des estimations d'erreur permettent de justifier la solution partiellement décomposée comme approximation de la solution initiale. Ce schéma d'étude a été développé pour trois types d'écoulements : des mouvements régis par les équations de Stokes et de Navier-Stokes, puis la généralisation au cas d'un fluide micropolaire. Numériquement, la méthode de décomposition asymptotique partielle du domaine a permis de proposer une modélisation tri-dimensionnelle simplifiée de l'écoulement dans l'extrudeuse<br>We aim, in this work, to construct a numerical solution of a polymer flow through a twin screw extruder. This PhD is dedicated to the mathematical analysis of a fluid flow inside a wavy constricted channel which dimensions depend on a small parameter. The steady motion of a newtonian and incompressible fluid is considered. By the asymptotic analysis of the problem, the periodically behavior of the solution is shown and the cellular problem is detailled. Considering the boundary layer effects, some error estimates are evaluated in order to justify the construction of this asymptotic solution. The partial asymptotic decomposition of domain method is then developped. The main idea of this numerical method is to consider the initial variational problem on a simpler subspace. The subspace is structured according to the behavior of the asymptotic solution. The study of the error estimates justifies the construction of the partially decomposed solution as a good approximation for the initial solution. This analysis is developped for three different flows : flows governed by the Stokes, the Navier-Stokes equations and the more general case of a micropolar fluid. The partial asymptotic decomposition of domain method is then used to compute a numerical three dimensionnal solution for a simplified flow in the extruder
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Poulesquen, Arnaud. "Contribution à la modélisation de l'extrusion réactive en machine bi-vis." Paris, ENMP, 2001. http://www.theses.fr/2001ENMP1024.
Full textAbstract:
La difficulte croissante de creer de nouveaux materiaux polymeres a donne naissance au procede d'extrusion reactive, developpe depuis environ trente ans. En effet, ce procede a permis de diversifier les polymeres deja existant au travers de modifications chimiques ou de melanges reactifs, afin d'ameliorer leurs proprietes. L'extrudeuse bi-vis devenant le siege de reactions chimiques, le controle des proprietes finales passe par une maitrise de ce procede. Cependant, c'est un procede complexe, necessitant la description de nombreux couplages entre les conditions d'ecoulement dans l'extrudeuse, la reaction etudiee et les echanges thermiques. D'ou l'interet de developper et d'ameliorer des outils de simulation numerique, pour decrire les differents phenomenes existant au sein de la machine. Ce travail a porte sur differentes etudes permettant de valider et d'ameliorer le modele deja existant. Dans un premier temps, nous nous sommes interesses a la modelisation de la polymerisation de l'-caprolactone, reaction entrainant une hausse de viscosite d'environ cinq a six decades. L'etude experimentale a permis de valider le modele en couplant les lois rheo-cinetiques a un modele thermomecanique des ecoulements. Dans un deuxieme temps, la modelisation de la distribution de temps de sejour (dts) a ete entreprise. La methode, pour garder le caractere predictif du modele, est de coupler une approche thermomecanique a une approche de type genie chimique, en associant un reacteur ideal a une geometrie particuliere de vis. Cette procedure a ete confrontee a de nombreuses etudes experimentales et a montre qu'il etait possible de modeliser la dts globale de la machine sans parametre ajustable. Enfin, nous nous sommes interesses aux ecoulements dans les blocs d'elements malaxeurs. Nous avons donc visualise les ecoulements dans ces blocs a l'aide d'un fourreau transparent. Pour nous aider a mieux comprendre ces ecoulements, nous nous sommes aides d'un modele bidimensionnel faisant appel aux volumes finis. Puis, a partir des observations faites experimentalement, un calcul analytique original du taux de remplissage dans les blocs a ete developpe.
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Doyat, Sylvie. "Mélanges polypropylène-carbonate de calcium : extrusion réactive et rhéologie." Lyon 1, 1998. http://www.theses.fr/1998LYO19009.
Full textAbstract:
L'étude porte sur l'amélioration des propriétés mécaniques du polypropylène par addition de carbonate de calcium. Cet objectif passe par une bonne dispersion de la charge dans la matrice et une adhésion entre les deux phases. Aussi, il convient d'ajouter un agent de liaison pouvant d'une part se fixer sur la charge et d'autre part se greffer sur le PP. Deux voies ont été développées : une chimie radicalaire mettant en jeu un acide carboxylique insature et une réactivité fonctionnelle faisant intervenir un PP greffe anhydride maléique et un aminoacide. Le couplage entre la charge et la matrice devait être réalisé in-situ selon un procédé d'extrusion réactive. Une étude préliminaire dans le squalane a montré qu'il est possible de greffer un alcane en C30 sur le CaCO3 via l'acide vinyle acétique par voie radicalaire. L'acide vinyle acétique améliore la dispersion du CaCO3 dans le PP avec une concentration en acide optimale égale à 3% en poids par rapport à la charge. Les mélanges PP/CaCO3/acide vinyle acétique ont un module d'young supérieur a celui du PP non chargé mais une résistance aux chocs inférieure. Par contre, le greffage radicalaire du monomère à l'état fondu s'est avéré impossible. Dans la partie réactivité fonctionnelle, le tiers-corps est l'acide aminohexanoique. La caractérisation rhéologique dynamique à l'état fondu a mis en evidence que des chaînes de PP-g-AM peuvent être greffées sur le CaCO3 grâce à l'aminoacide. Des mélanges PP/CaCO3 compatibilisés par du PP-g-AM et de l'aminoacide ont été réalisés en une seule étape d'extrusion. Ces mélanges présentent une très bonne dispersion de la charge dans la matrice et une adhésion entre les deux phases. La dispersion et la compatibilisation ont permis d'augmenter le module d'young de 30% par rapport au PP non chargé ainsi que la résistance aux chocs charpy entaillé
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Elamri, Adel. "Recyclage du pet en mélanges déchet-vierge par extrusion : filage pour usage textile." Mulhouse, 2006. http://www.theses.fr/2006MULH0846.
Full textAbstract:
Ce travail de recherche porte sur le recyclage mécanique des déchets plastiques en PET. Les mélanges de polymères de PET recyclé/PET vierge sont utilisés pour la fabrication de fibres textiles. Après analyse des propriétés des trois polymères parents, des mélanges de PET recyclé/vierge ont été réalisés. L'évaluation du comportement rhéologique des mélanges montre l'augmentation de la viscosité avec le pourcentage du PET vierge. Un modèle rhéologique permettant de modéliser la viscosité des mélanges est ainsi proposé. A partir des mélanges de PET Recyclé/Vierge, nous avons filé des filaments textiles. Les essais mécaniques en traction statique et en dynamique sur les filaments obtenus ont montré que l'ajout du polymère vierge a amélioré les propriétés mécaniques. La sollicitation en fatigue dynamique des fibres de mélanges conduit à des faciès de rupture semblable à celles des fibres en PET vierge décrites dans la littérature<br>This research work concerns the mechanical recycling of PET plastic wastes. Mixtures of recycled /virgin PET polymers are used for the melt spinning of textile fibres. After analysis of the properties of the three parent polymers, blends of recycled/virgin PET polymers were carried out. Evaluation of the rheological behaviour of the mixtures shows an increase of the viscosity with virgin PET content. A rheological model for the variation of the viscosity of the blends is thus proposed. Recycled/virgin PET blends were melt spun into filaments. The tensile and dynamic mechanical characterization of the obtained filaments showed that the addition of virgin PET polymer has enhanced their mechanical properties. Dynamic fatigue solicitation of blends' fibres leads to fracture morphologies similar to those of fibres issued from virgin PET as described in literature
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Legrand, Frédéric. "Glissement aux parois des polymères fondus enchevêtrés." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1997. http://www.theses.fr/1997GRE10288.
Full textAbstract:
On etudie tout d'abord le glissement sur une surface metallique usinee, qui adsorbe fortement le polymere. Pour atteindre les forts taux de deformation necessaires, une filiere d'extrusion bidimentionnelle a ete construite. Les mesures de vitesses dans l'ecoulement sont faites en suivant le mouvement de particules solides. Des mesures de birefringence de contrainte sont faites soit globalement par la methode des franges, soit localement au moyen d'un appareil a modulateur photo-elastique. Trois polymeres sont etudies : un polydimethylsiloxane, un polybutadiene et un styrene-butadiene statistique. Les mesures apportent une comprehension du lien entre le glissement et l'instabilite elastique qui se declenche en amont de la filiere. Une experience complementaire utilisant des marqueurs fluorescents permet de mesurer le champ de vitesse a une distance de la paroi de l'ordre du micrometre. Elle montre que le glissement se fait sur un plan localise dans le volume du polymere, juste au dessus des rugosites de la surface. Le mecanisme du glissement est donc un desenchevetrement de la couche piegee par les rugosites par rapport au polymere en ecoulement. Dans un deuxieme temps, le glissement d'un polydimethylsiloxane est obtenu sur des surfaces qui adsorbent faiblement le polymere, au moyen d'une methode de rheometrie cone-plan capable d'operer a faible taux de cisaillement. Le glissement obtenu sur la silice propre et sur la silice recouverte d'une monocouche organique montre l'influence du taux d'adsorption des chaines sur le seuil de glissement. Apres avoir etabli un modele qui calcule la contrainte necessaire a la desorption des chaines, nous en concluons que le glissement se fait ici aussi par desenchevetrement des chaines adsorbees par rapport au fondu en ecoulement. Enfin, un glissement a l'interface entre un polydimethylsiloxane et un polybutadiene est etudie et interprete la encore en terme de desenchevetrement dans la couche d'interpenetration.
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Touhtouh, Samira. "Réaction d'échange alcool / ester : alcoolyse : application aux polymères." Thesis, Saint-Etienne, 2011. http://www.theses.fr/2011STET4004.
Full textAbstract:
Cette étude porte sur l’élaboration de polymères greffés à base de poly(éthylène alcool vinylique) (EVOH) et de la polycaprolactone (PCL). La réaction de greffage a lieu par la réaction d’alcoolyse entre les groupements ester de la polycaprolactone et les groupements alcools le long des chaînes d’EVOH. L’étude catalytique et cinétique par des études GC/MS très détaillées, facilitées par l’utilisation de réactions modèles avec le 1-dodécyl benzoate et le 2-dodécanol, montre la possibilité de la synthèse par extrusion réactive. L’activité catalytique de 1.5.7-triazabicyclo[4.4.0]dec-5-ene pour la réaction d’alcoolyse sans solvant et pas extrusion réactive a été confirmé. Les conditions de l’extrusion permettant un taux de greffage optimal ont été déterminées et l’effet déterminant de la température a été confirmé. Le taux de greffage peut être obtenu par des analyses 1H-RMN. Ces résultats combinés à la microscopie électronique à balayage et en transmission ont permis de déterminer les caractéristiques optimales des polymères employés afin de former des mélanges nanostructurés. Les mêmes conditions de synthèse appliqués à d’autres matériaux comme le polyméthacrylate de méthyle, acide polylactique et poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalérate) ont permis l’élaboration des copolymères greffés pour des applications biomédicales<br>This study focuses on the development of graft polymers based on poly (ethylene vinyl alcohol) (EVOH) and polycaprolactone (PCL). The grafting reaction takes place by the alcoholysis reaction between ester groups of the polycaprolactone and alcohol groups along the chains of EVOH. The catalytic and kinetic studies by GC / MS highly detailed, facilitated by the use of model reactions with 1-dodecyl benzoate and 2-dodecanol, shows the possibility of synthesis by reactive extrusion. The catalytic activity of triazabicyclo-1.5.7 [4.4.0] dec-5-ene for the alcoholysis reaction without solvent and by reactive extrusion has been confirmed. The extrusion conditions for optimum rate of grafting were determined and the effect of temperature has been confirmed. The rate of grafting can be obtained by 1H-NMR analysis. These results combined with scanning electron microscopy and transmission, have determined the optimum characteristics of polymers to form nanostructured blends. The same synthesis conditions applied to other materials such as polymethylmethacrylate, polylactic acid and poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) allowed the preparation of graft copolymers for biomedical applications
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Célarier, Laurence. "Contribution à l'étude des instabilités à l'interface de deux fluides polymères en coextrusion annulaire : étude expérimentale et modélisation." Saint-Etienne, 1997. http://www.theses.fr/1997STET4004.
Full textAbstract:
La stabilité des écoulements multicouches est actuellement largement étudiée en raison de son intérêt industriel. Ce travail se propose d'approfondir la compréhension du mécanisme d'apparition des instabilités puis d'étudier leur propagation. Une expérience de coextrusion a été mise au point en géométrie annulaire dans un rhéomètre à capillaire de manière à contrôler finement débit et température. Les matériaux de l'étude, trois polystyrènes et deux polyméthylméthacrylates, ont été caractérisés d'un point de vue rhéologique et masses moléculaires. Une loi de carreau permet de traduire leur comportement visqueux. Après extrusion, l'échantillon bicouche solide est observé en coupe par microscopie optique après inclusion et polissage. Sa géométrie est décrite grâce à un logiciel d'analyse d'image. L'étude en régime stable montre une bonne corrélation entre la géométrie expérimentale et celle prévue par une simulation monodimensionnelle. Diverses méthodes d'introduction de perturbation ont ensuite été testées expérimentalement. Une augmentation du débit total de l'écoulement provoque des instabilités mais leur apparition n'est pas reproductible. La propagation du phénomène a été reliée à l'existence d'un maximum de vitesse décentré et cette dissymétrie a été recréée en considérant un mécanisme de glissement à l'interface généré par une huile silicone de basse viscosité introduite à l'interface sur une partie d'une ligne d'écoulement. La perturbation apparait alors de manière reproductible. Sa propagation est étudiée grâce à deux paramètres, décentrement et ovalisation, traces en fonction de paramètres rhéologiques. Une stabilisation nette est observée sur les diagrammes lorsque la viscosité externe diminue. L'élasticité semble jouer un rôle secondaire. D'autre part, une simulation en deux dimensions permet de relier glissement et décentrement du maximum de vitesse. Enfin, une série d'expériences en géométrie filière plate, plus proche des conditions industrielles, a été réalisée. L'interface est observée par l'intermédiaire de deux hublots. Les conditions d'extrusion choisies apparaissent peu favorables au développement d'une instabilité, celles-ci peuvent par contre être générées par une variation de débit
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Poisson, Nicolas. "Nouvelles formulations époxy renforcées pour préimprégnation hot-melt : Réactivité, rhéologie, mise en œuvre et propriétés mécaniques." Lyon, INSA, 1996. http://www.theses.fr/1996ISAL0090.
Full textAbstract:
Conformément aux objectifs de cette étude, les systèmes DGEBA/DDA/URON modifiés par des élastomères (ETBN8) et des particules préformées polysiloxanes et core-shell (PBu/PMMA/fonctionnalisé COOH) ont été étudiés pour définir des nouvelles formulations adaptées à l'imprégnation par voie hot-melt. L'étude du système DGEBA/DDA a permis de montrer que la stoechiométrie est atteinte pour un rapport similaire avec ou sans accélérateur. L'introduction d'urées substituées (entre autre le DIURON) a trois conséquences : Il favorise l'homopolymérisation, perturbe la stoechiométrie initiale et plastifie le réseau par la présence d'une fraction dissoute en excès en fin de réaction. La cinétique de polymérisation et les propriétés thermiques et mécaniques des réseaux varient alors selon la quantité et la nature des urées substituées. En particulier, nous avons mis au point un dosage qualitatif et quantitatif des facteurs époxy par spectroscopie dans le proche IR. Nous avons ensuite introduit des élastomères liquides réactifs (ETBN8), des particules préformées polysiloxanes et de type core-shell dans les formulations. Pour tous les additifs, l'étude du comportement rhéologique a été effectuée, suivie par la mise en œuvre par extrusion bi-vis. Une étude particulière a été menée sur les additifs polysiloxanes. Nous avons montré que la faible adhésion conditionne la morphologie et l'état de dispersion, le comportement rhéologique, rend inefficace le mélangeage pendant la mise en œuvre, et induit un niveau de renforcement modéré. Par contre, l'amélioration de la tenue à l'usure est importante grâce aux additifs polysiloxanes. Ces formulations réalisées au laboratoire ont servi avec succès à la préimprégnation de fibres de carbone, sans solvant. Les composites obtenus présentent des propriétés mécaniques équivalentes à celles d'un produit commercial nous ayant servi de référence<br>Substituted ureas accelerated DGEBA/DDA systems has been toughened with reactive rubbers and preformed particles to define new toughened epoxy resins for hot-melt technology. With or without accelerator, the optimum amine-to-epoxy ratio of the DGEBA/DDA system to obtain the maximum Tg is nearly the same and in the range of 0. 5-0. 7. The use of accelerator as DIURON produces three effects: it favors the epoxy homopolymerisation, modifies the initial amine-to-epoxy ratio and plasticizes the epoxy network. The polymerisation kinetic and the thermal and mechanical properties vary with the substituted urea nature and content. Especially, we have shown that the near infrared spectroscopy is a simple and rigorous method to quantify the epoxy fonctions conversion. We have then introduce liquid rubber (ETBN8) and preformed particles as polysiloxane and PBu/PMMA/COOH core-shell to toughen the epoxy resins. All the modified epoxy resins have been studied in order to know their rheological properties and processed using a twin-screw extruder. We have then studied in particular polysiloxane modified epoxy networks. We have shown that the weak adhesion influence the morphology, dispersion, the rheological properties, makes stable the mixture during the process and promote a modest toughening effect. On the other hand, a clear enhancement of the wear of polysiloxane modified epoxies has been observed. All the toughened epoxy resins that we have made in the laboratory have been used with success to produce prepregs using carbon fibers without solvent. The composite properties are similar to those of a present commercialized product
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Adragna, Laurent. "Mise en oeuvre réactive des polymères : étude et modélisation de la dispersion en mélangeur interne d'un liquide peu visqueux dans un polymère fondu." Lyon 1, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/12/55/96/PDF/These_ADRAGNA.pdf.
Full textAbstract:
Le but de cette étude est de construire un modèle permettant de représenter le phénomène de mélange entre deux fluides de viscosités très différentes dans un mélangeur interne, typiquement un plastifiant froid et un polymère fondu chaud. Les expériences ont été menées avec deux systèmes (ε-caprolactone/polycarbonate et N-butylbenzenesufonamide/polyamide 6. 6) sous des conditions opératoires différentes : variation de la quantité en plastifiant, de la vitesse des rotors et de la température de consigne. Ce modèle se base sur une vision simplifiée de l’écoulement et sur trois bilans : un de matière, un d’énergie et un de quantité de mouvement. Pour le bilan de matière, nous considérons à la fois l’action mécanique des rotors en mouvement et l’aspect diffusif. Le bilan d’énergie est nécessaire car il existe une différence de température importante entre les deux composés qui se mélangent. Enfin, le bilan de quantité de mouvement permet de représenter les profils de vitesse et de simuler l’évolution du couple (qui est une grandeur expérimentale) en considérant que la viscosité dépend de la concentration en plastifiant et de la température. Une étude de sensibilité paramétrique a été menée pour mesurer l’influence des paramètres sur les grandeurs physiques modélisées. Les résultats des modélisations sont en accord avec les expériences menées<br>The objective of this work is to build a model allowing the representation of the mixing phenomenon between two fluids having very different viscosities in an internal mixer, typically a cold plasticizer and a hot molten polymer. Experiments have been carried out through two different systems: ε-caprolactone with polycarbonate and polyamide 6. 6 with N-butylbenzenesufonamide, under different operating conditions. Then, we present a dynamic model based on a simplified view of the flow and on mass, energy and momentum balances. As far as the mass transfer is concerned, we consider simultaneously the mechanical action of the rotors and the diffusive process. Heat transfer has to be considered because of the important temperature difference between the two components and the viscous dissipation. Finally, a momentum balance allows us to calculate the velocity profile and the torque time evolution by considering that the viscosity is concentration and temperature dependant. A study on parametric sensibility has been done to measure the influence of parameters on physical data simulated. Simulation results will show a good agreement between the model and experiments
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Milotskyi, Romain. "Polysaccharides et Lignines Modifiés par Extrusion Réactive." Thesis, Reims, 2017. http://www.theses.fr/2017REIMS041/document.
Full textAbstract:
Le projet vise à développer de nouvelles méthodologies exploitant le caractère intensif et éco-compatible de l'extrusion réactive appliquée à des polymères issus de la biomasse. Les polymères naturels possèdent des propriétés physico-chimiques à l'état natif qui limitent leur utilisation dans un grand nombre de secteurs industriels. Des modifications chimiques même limitées permettent de modifier radicalement les propriétés de ces objets macromoléculaires. Les modifications chimiques couramment effectuées en solution ou en batch posent des problèmes de mise en œuvre, de contrôle réactionnel, de coût énergétique et environnemental (coproduits, utilisation de réactifs posant problèmes). Le projet vise à étudier et mettre au point d'une part les paramètres de composition (polymères, plastifiants, réactifs...) et d'autre part les conditions opératoires de la modification chimique réalisée en extrudeuse : taux d'hydratation, pression et température. Trois familles des biopolymères d'intérêt pour les grandes filières des bioraffineries seront considérées, avec des réactions de modification spécifiques visant à répondre aux spécifications d'applications : amidon et maltodextrines, lignines et dérivés thermoplastiques de la cellulose<br>The project involves developing new chemical modifications methodologies using the ecologically compatible and intensive characteristics of reactive extrusion applied to polymers from biomass. With the prospect of worldwide exhaustion of oil supply, the use of renewable natural polymers as potential substitution candidates for oil based application polymers appears as a sustainable alternative. Natural polymers possess physicochemical properties in the native state, which limit their use in many industrial sectors. Even limited chemical modifications radically change the properties of these macromolecular entities. Chemical modifications commonly performed at industrial level in solution or in batches are often very laborious to implement, control, and in addition suffer from energy and environmental cost problems (co-products, use of reagents posing problems). The project aims at studying and developing the composition parameters (polymers, plasticizers, reagents ...), and secondly examining the operating conditions of the chemical modification carried out in an extruder: hydration rate, pressure and temperature kinetics and other parameters with reactions of specific modifications to meet the requirements of industrial applications. Three families of biopolymers of interest to large sectors of biorefineries will be considered: starch and maltodextrins, thermoplastic lignin and cellulosic derivatives
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Kim, Beom-Soo. "Modélisation du gonflement des polymères fondus en sortie de filière." Saint-Etienne, 1995. http://www.theses.fr/1995STET4014.
Full textAbstract:
Deux polyéthylènes industriels (PEBDL et PEBD) sont testés pour modéliser le gonflement des polymères fondus en sortie de filière. Nous avons tenté cette modélisation selon trois axes de recherche : modification du modèle semi-empirique développé par M. Seriai, proposition d'un nouveau modèle théorique et d'un modèle purement empirique. Lors de la modification du modèle semi-empirique de Seriai, les valeurs de la déformation récupérable transitoire et les modules de relaxation en viscoélasticité non-linéaire ont remplacé respectivement les valeurs stationnaires et les modules linéaires. Les résultats obtenus permettent une amélioration sensible des prédictions. Cependant, ce modèle reste toujours semi-empirique. En second lieu, nous avons proposé un nouveau modèle ne faisant intervenir ni la déformation récupérable transitoire ni le gonflement newtonien, mais prenant en compte l'influence de l'écoulement convergent et de la recouvrance non-instantanée dans la cinématique du modèle de Seriai. Trois lois de comportement sont testées : Lodge, Wagner et K-BKZ, les deux dernières étant les plus pertinentes. Dans le cas du PEBD, les résultats théoriques restent assez éloignés de la réalité. Enfin, le dernier modèle empirique semble rendre correctement compte des résultats expérimentaux obtenus sur plusieurs polymères dans des conditions d'extrusion variées
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Kanaan, Georges. "Conception, modélisation et optimisation d'un procédé continu d'élaboration d'une dispersion stabilisée de particules de polystyrène dans un polyéther polyol." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2007. http://www.theses.fr/2007INPL073N/document.
Full textAbstract:
Ces travaux de recherche ont porté sur la mise au point et l’optimisation d’un nouveau procédé continu d’élaboration de dispersions stabilisées de particules de polystyrène dans un polyéther polyol. L’objectif final était de parvenir à minimiser le diamètre moyen des particules et à maximiser le taux de solide dans le mélange tout en maintenant sa stabilité.L’étude bibliographique a montré l’importance du choix du stabilisant et des paramètres opératoires du procédé dans la formation de la dispersion. Une étude préliminaire menée en réacteur fermé avec différents stabilisants a conduit à sélectionner un polyol greffé polystyrène. Une étude complète a été réalisée pour mettre au point la synthèse de ce stabilisant et la transposer à l’échelle pilote.Le passage au procédé continu a nécessité la construction d’une unité pilote complète centrée autour d’une extrudeuse bi-vis. Apres optimisation des conditions opératoires, deux paramètres influents ont été mis en évidence : le taux de stabilisant et la concentration du taux de solide. A partir d’un plan d’expériences complet, un modèle simple a été établi rendant compte de l'influence des conditions opératoires sur la qualité des dispersions. L’'optimisation multicritère du procédé et l’utilisation d'outils de génie décisionnel appropriés a permis de déterminer les meilleurs compromis pour l’élaboration des dispersions<br>This study dealt with the development and the optimization of a new continuous process for making stable dispersions of polystyrene particles in a polyether polyol. The objective was to maximize the solid mass fraction in the mixture and to minimize the mean particles diameter, by maintaining stable dispersion. The bibliographical research showed the importance of the stabilizer and the operating conditions choices. Preliminary studies carried out in a batch reactor with different stabilizers led to select a polystyrene grafted polyol. A complete study of the synthesis of this stabilizer was carried out and transposed on a pilot scale.For to the continuous process, a complete pilot unit was built around a twin screw extruder. Once the operating conditions were optimized, two influencing parameters were identified (rate of stabilizer and concentration of polystyrene), thus an experimental design was developed. A simple model was created in order to determine the relationships between operating conditions and dispersion’s quality. The use of multicriteria optimization process allowed determining the best compromises for making stable dispersions
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Deleage, Fanny. "Formulations et modifications par extrusion réactive d'un mélange de polymères biodégradable et partiellement biosourcé." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSES030.
Full textAbstract:
Dans le domaine des plastiques biodégradables, les produits se doivent d’être de plus en plus compétitifs. Ces travaux, menés entre le laboratoire IMP@UJM et la société LCI ont eu pour objectif principal l’augmentation de la part en matières d’origines renouvelables dans le mélange de polymères biodégradable poly(butylène adipate-co-téréphtalate) (PBAT)/TPF (farine thermoplastique), sans diminuer ses propriétés mécaniques. Ce mélange est obtenu par extrusion en une seule étape, comprenant la plastification de la farine et le mélange avec le polyester. L’enjeu scientifique était donc en premier lieu de comprendre les relations entre la mise en oeuvre, l’établissement de la morphologie du mélange, la concentration en chacun des polymères et les propriétés mécaniques. Dans un second temps, ces résultats ont été exploités en vue de l’augmentation des propriétés mécaniques du mélange. L’influence de la concentration en TPF et du rapport de viscosité entre les phases a donc été mise en évidence sur toute la gamme de concentration, mettant en lumière l’importance de contrôler la tension interfaciale du mélange. Des mécanismes d’établissement de la morphologie et des interprétations quant à son effet sur les propriétés mécaniques du mélange sont proposés. L’étude d’une modification par extrusion réactive du PBAT est ensuite présentée. L’évolution de la structure du polyester est caractérisée par chromatographie d’exclusion stérique en fonction de différents paramètres, dont le temps de mélange. Enfin, différentes modifications du mélange PBAT/TPF sont testées. L’influence de la modification du PBAT, de la modification de la phase TPF ou de la modification de l’interface via des agents compatibilisants est étudiée sur les propriétés rhéologiques, morphologiques et mécaniques du mélange<br>Biodegradable plastics need to be more and more competitive. This work, conducted between IMP@UJM laboratory and LCI company had the main objective of increasing the content of renewable materials in the biodegradable blend of poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT)/ thermoplastic flour (TPF), without decreasing its mechanical properties. The blend was obtained by a single step extrusion, including flour thermoplastification and blending with the polyester. The scientific challenge was to understand the relationship between processing parameters, the morphology establishment, the concentration of each phase of the blend and its mechanical properties. Then, these results were exploited in order to increase the mechanical properties of the mixture. The influence of the concentration of TPF and the viscosity ratio between the phases was highlighted over the entire concentration range. This highlighted the importance of controlling the interfacial tension of the blend. Mechanisms of the morphology establishment were proposed, as well as interpretations about its effect on the mechanical properties of the blend. Then, a study of the PBAT modification by reactive extrusion was proposed. The evolution of the polyester structure was characterized by size exclusion chromatography, according to various parameters including the mixing time. Finally, various modifications of PBAT/TPF mixture were tested. Modifying the PBAT, the TPF phase or the interface via the compatibilizers were studied in order to tailor the rheological, morphological and mechanical properties
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Monchatre, Benjamin. "Contribution à l'étude expérimentale d'un outil de mélange de type co-malaxeur : application aux polymères." Thesis, Saint-Etienne, 2015. http://www.theses.fr/2015STET4013/document.
Full textAbstract:
L’objectif de ce travail de thèse est la compréhension du mode de fonctionnement des co-malaxeurs, outils de mélange dont la connaissance est lacunaire par rapport à d’autres types de mélangeur comme l’extrudeuse mono-vis ou bi-vis. Ce manuscrit porte sur plusieurs études expérimentales relatives au co-malaxeur. L'influence de la vitesse de vis et du débit a été explorée par des mesures de distribution des temps de séjours (DTS), de température matière, de pression, de taux de remplissage, ainsi que de dispersion de fibres de verre. L'influence de la viscosité du polymère à l'état fondu sur la distribution des temps de séjour, la pression filière et la température à l'intérieur du co-malaxeur, a également été traitée, par variation de la température de régulation ou de la masse molaire du polymère. La distribution des temps de séjour ne dépend pas de la viscosité, malgré des différences de pression filière et de température matière. L'influence du profil local sur la DTS a été étudiée par des expériences interchangeant localement les types d'éléments (transport et mélange). Une méthode de mesure de la pression par extrusion micro-capillaire aux emplacements de doigts le long du fourreau a été développée, les gradients de pression sont similaires à ceux obtenus en extrudeuses bi-vis. Enfin une série d'expériences a porté sur la gélification du PVC, déterminée de façon qualitative et quantitative, et a montré l'influence primordiale de la température matière sur l’état de gélification<br>The aim of this PhD work is to gain a better understanding of the co-kneading process, whose knowledge is still lacking compared to other types of mixer such as the single screw extruder or the twin-screw extruder. This manuscript features several experimental studies about the co-kneader. The influence of screw speed and throughput was explored by measurements of the residence time distribution, material temperature, die pressure, filling rate, as well as dispersion of glass fibers. The influence of the viscosity of the polymer melt on the residence time distribution, die pressure and temperature within the co-kneader, was also investigated by varying the barrel temperature or the molecular weight of the polymer. The RTD is similar regardless of the viscosity, despite differences in pressure and material temperature. The influence of the screw profile on the RTD was obtained by experiments interchanging locally the types of elements (conveying and mixing). A method of measurement of the pressure along the barrel by micro-capillary extrusion through the location of pins in the barrel was developped, pressure gradients are similar to those obtained in twin-screw extruders. Finally, a series of experiments was dedicated to the gelation of PVC evaluated both qualitatively and quantitatively, and showed that the temperature governs the gelation rate
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Mercier, Mathilde. "Étude expérimentale et modélisation d'un procédé d'élaboration par extrusion réactive de mélanges de polymères compatibilisés : caractérisation hydrodynamique du procédé : couplage des processus de plastification et de fonctionnement de polymères par greffage." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2002. http://www.theses.fr/2002INPL092N.
Full textAbstract:
Ces travaux ont pour but un meilleur contrôle de procédés d'extrusion réactive, de greffage et de compatibilisation de polymères immiscibles. Or, un procédé d'extrusion réactive est le résultat de couplages complexes entre des processus physiques et chimiques. Cette étude s'intéresse au développement d'outils de caractérisation en 'ligne de ce type de procédés ainsi qu'aux interactions entre les différents processus impliqués. La première partie concerne la caractérisation des zones de fonctionnement d'une extrudeuse, et en particulier la zone de fusion. Différentes méthodes sont proposées pour déterminer la distribution des temps de séjour locaux, à travers la mise en place d'un système de détection en ligne, le principe de convolution et la modélisation de certaines zones de fonctionnement. Ces zones peuvent ainsi être caractérisées en terme de temps de séjour, d'écoulement et de macromélange. L'un des objectifs de ce travail est d'étudier le rôle de la fusion d'un polymère au cours d'un procédé réactif. Cette étude propose également une caractérisation en ligne de l'état de fusion du polymère. La deuxième partie est consacrée au contrôle d'une étape de greffage, et en particulier de la distribution des greffons. Un procédé de compatibilisation nécessite souvent une étape de fonctionnalisation par greffage. Les objectifs annoncés sont le contrôle de la distribution des greffons et l'amélioration d'une étape de compatibilisation ultérieure. Dans ce contexte, ce travail met en évidence l'influence des processus de fusion (ou de plastification) et de mélange des réactifs sur cette distribution des greffons. Les processus physiques étant indissociables de la cinétique de greffage, une modélisation globale du greffage est présentée. Enfin, à partir du contrôle de la distribution des greffons, une étude est menée pour améliorer la morphologie d'un mélange de polymères compatibilisés.
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Pillin, Isabelle. "Étude cinétique de la cristallisation du poly(butylène téréphtalate) dans différentes formulations : influence des additifs et des autres polymères." Lorient, 2001. http://www.theses.fr/2001LORIS003.
Full textAbstract:
L'addition de colorants au poly(butylène téréphtalate) (PBT) - polyester semi-cristallin utilisé notamment dans le gainage protecteur des fibres optiques - induit des variations dimensionnelles (retrait, post-retrait) provoquées par les différences de cinétique de cristallisation selon le pigment utilisé. L'addition d'une charge minérale, particulièrement efficace en nucléation (talc) permet de contrôler la cristallisation et donc le post-retrait, une valeur minimale de 0. 15% en masse est suffisante. Les mélanges à partir de PBT et de PET ont permis d'obtenir des systèmes dont la température de transition vitreuse est ajustable en fonction de la teneur de chacun des constituants, utilisables comme matrice pour l'application "câbles chauffants auto-régulants" en mélange avec une polyoléfine chargée noir de carbone (le copolymère (éthylène-coacrylate d'éthyle) EEa). Par ailleurs, la présence d'interactions entre le PBT et l'EEA est responsable d'une miscibilité partielle entre les deux polymères, provoquant ainsi une cristallisation en deux étapes du PBT pour des teneurs en EEa supérieures à 30 %. Cette cristallisation retardée est favorisée par des courtes chaînes de PBT mais disparait en présence de faibles quantités de noir de carbone. Des morphologies originales avec formation de fibres ont été obtenues d'où une amélioration des propriétés mécaniques dans l'EEa est matrice. L'extrusion de mélanges entre le PBT et:ou le PET et l'EEA-noir de carbone a permis d'accéder à des matériaux conducteurs dont la résistivité augmente plus rapidement à partir de la température de transition vitreuse de la matrice
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Lejeune, Nicolas. "Elaboration de nouvelles charges à base de cyclotriphosphazène : application à l'ignifugation de polymères." Caen, 2006. http://www.theses.fr/2006CAEN2078.
Full textAbstract:
Les matériaux polymères, largement utilisés dans de nombreux domaines, présentent néanmoins certaines limitations liées à leurs mauvaises propriétés thermiques. La principale méthode pour les ignifuger consiste à disperser dans la matrice polymère un retardateur de flamme. Cependant, les composés utilisés actuellement soit produisent des fumées toxiques lors de la combustion, soit nécessitent d'être utilisés en proportion très importante au détriment des propriétés mécaniques de la matrice. Les dérivés phosphoré-azotés sont connus pour leurs bonnes propriétés thermiques ; dans ce cadre, les cyclotriphosphazènes peuvent constituer une nouvelle génération de retardateurs de flamme non halogénés. Dans le but d'ignifuger les matériaux polymères par des cyclotriphosphazènes, une stratégie de synthèse a été mise au point pour élaborer de nouveaux cyclotriphosphazènes porteurs de fonctions réactives permettant le greffage du cyclotriphosphazène sur la matrice polymère et/ou la formation de particules par homopolymérisation. Les cyclotriphosphazènes fonctionnalisés ont été analysés par différentes techniques d'analyses telles que la RMN, la chromatographie liquide, la chromatographie d'exclusion stérique et la spectrométrie de masse. Dans un second temps, une étude prospective sur la dispersion et la réactivité des cyclotriphosphazènes par extrusion a été réalisée sur des matrices de polyamide 12, polyéthylène ou poly(éthylène-co-alcool vinylique) contenant un taux de charge en cyclotriphosphazène de 10 % en masse. Les propriétés thermiques de ces composites ont été évaluées par des analyses thermogravimétriques et des mesures de LOI<br>Polymer materials are widely used in various fields. Nevertheless their use is limited by some disadvantage due to their low thermal stability. The dispersion of fire retardants in the polymer matrix is the main method to improve its thermal stability. However compounds which are used currently either produce toxic smokes during combustion or must be used in huge ratio at the expense of mechanical properties. Phosphorus-nitrogen compounds are known for their good thermal stability, therefore cyclotriphosphazenes should constitute a new generation of non-halogen fire retardant. To improve the fire stability of polymer by incorporation of cyclotriphosphazenes, a way of synthesis was drawn up to prepare cyclotriphosphazenes functionalized by reactive functions which are able to react with the polymer matrix and/or to form particles by homopolymerisation. These functionalized cyclotriphosphazenes were analyzed by different techniques such as NMR spectroscopy, liquid chromatography, steric exclusion chromatography and mass spectrometry. In a second part, a prospective study on the dispersion and reactivity of cyclotriphosphazenes by extrusion was conducted with different polymers: polyamide 12, polyethylene and poly(ethylene-co-vinyl alcohol) using a cyclotriphosphazene mass ratio of 10%. Thermal stability of these compounds was evaluated by thermogravimetric analyses and LOI measurements
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Larochette, Mathieu. "Mousses de polymères : étude des procédés de synthèse et de mise en forme." Pau, 2007. http://www.theses.fr/2007PAUU3016.
Full textAbstract:
En raison de leurs propriétés : légèreté, isolation phonique et thermique, résistance aux chocs. . . Les mousses de polymères sont omniprésentes dans notre société. Dans ce travail, nous nous intéressons à l'élaboration de deux types de matériaux : les mousses de polyuréthanne et les mousses de polystyrène extrudées. Dans le cas du polyuréthanne, il existe un couplage fort entre la cinétique de polymérisation et l'expansion de la mousse. Pour le polystyrène, nous montrons que la formation de la mousse par un procédé d'extrusion est convenablement modélisée par une approche basée sur la théorie des distributions des temps de séjour. Nous avons tenté de relier l'anisotropie de morphologie d'une mousse à son anisotropie thermique en employant une approche expérimentale et numérique. Nous constatons que l'anisotropie de morphologie d'une mousse industrielle ne permet pas d'observer une anisotropie de champ de température<br>Polymer foams are used for many applications thanks to their properties: lightness, insulation, impact resistance. . . In this work, we studied the elaboration of two kind of materials: polyurethane foam and extruded polystyrene foam. In the case of polyurethane, the correlation between the kinetic of polymerization and the foaming is important. For the polystyrene, we shown that the residence time distribution theory modelize properly the extrusion process. We found a relationship between the structural anisotropy and the thermal anisotropy coupling an experimental and a numerical approaches. The morphological anisotropy observed on industrial foam does not permit to observe the anisotropy of temperature field
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Domenech, Trystan. "Structure et propriétés de nanocomposites polypropylène/argile lamellaire préparés par mélange à l'état fondu." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00684786.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse porte sur les liens entre les conditions opératoires du procédé de mise en œuvre par mélange à l'état fondu et la structure de nanocomposites polypropylène/argile, ainsi que sur l'influence de l'état de dispersion de l'argile sur les propriétés mécaniques des matériaux obtenus. L'étude est basée sur des essais expérimentaux. Les analyses structurales sont réalisées en s'appuyant sur la rhéologie, la diffraction de rayons X ainsi que sur des observations en microscopie électronique.Les études en mélangeur interne ont montré, d'une part, que l'augmentation de la concentration en agent compatibilisant (PP-g-MA) favorise la dispersion de l'argile à l'échelle manométrique tout en augmentant la fragilité des nanocomposites, et d'autre part, que le mélange par voie mélange maître permet d'améliorer considérablement l'état de dispersion comparativement à la voie directe. Les essais réalisés en extrusion bivis corotative ont permis de mettre en évidence l'impact de la vitesse de rotation des vis (N), du débit d'alimentation (Q) et de la température de régulation (Trég) sur l'état de dispersion. L'influence de ces trois variables peut être décrite à l'aide d'un paramètre unique : l'énergie mécanique spécifique (EMS). L'accroissement de l'EMS entraîne une augmentation du niveau d'exfoliation jusqu'à une valeur critique au-delà de laquelle les conditions opératoires ne semblent plus influencer l'état de dispersion. Une relation entre le module de Young des nanocomposites et le niveau d'exfoliation a été établie. Le logiciel LUDOVIC© nous a permis de montrer que l'EMS permet également une bonne description de la progression de l'état de dispersion le long du profil d'extrusion. Enfin, l'étude du comportement thixotrope des nanocomposites à l'état fondu a notamment permis de comprendre que le principe de superposition temps-température ne s'applique pas systématiquement aux nanocomposites étant donné leur caractère évolutif.
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Gallos, Antoine. "Polylactides stéréocomplexés et ignifugés : élaboration par extrusion réactive et caractérisations." Thesis, Lille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LIL10155/document.
Full textAbstract:
Ces travaux ont pour objectif d’améliorer les propriétés physico-chimiques et la réaction au feu du polylactide pour des applications durables. Le manuscrit commence par un état de l’art des propriétés et des méthodes d’ignifugation du polylactide. Ensuite, un procédé par extrusion réactive a été développé et optimisé pour la polymérisation de différents polylactides, stéréocomplexés ou non, à partir des isomères L et D du lactide. Le polylactide stéréocomplexe multibloc ainsi obtenu possède des propriétés supérieures à celles du polylactide commercial (température de fusion et taux de cristallinité augmentés), mais une stabilité thermique plus faible à cause de la présence du catalyseur de polymérisation résiduel. Le protocole d’extrusion réactive est ensuite modifié afin d’améliorer la stabilité thermique des polylactides et de former des nanocomposites. L’ajout d’un ligand (α tropolone) pour désactiver le catalyseur de polymérisation résiduel améliore la stabilité thermique. Les polylactides chargés en nanotubes de carbone montrent une faible amélioration de leur réaction au feu. De ce fait, des polylactides intumescents ont été élaborés en combinant des retardateurs de flamme conventionnels (polyphosphate d’ammonium et mélamine) avec des nanoparticules (argile organomodifiée). La réaction au feu des polylactides intumescents est fortement améliorée, en particulier avec l’ajout d’argile organomodifiée. Un mécanisme réactionnel expliquant la synergie se produisant entre l’argile organomodifiée et les retardateurs de flamme est proposé<br>The aim of this work is to enhance the physical and chemical properties and the fire reaction of polylactides for durable applications. A state of the art first reviews the properties and fire retardancy of polylactide. Then, a reactive extrusion process to polymerize L and D lactides monomers into various polylactides, including stereocomplexes polylactides (PLA), has been developed and optimized. The multibloc stereocomplexed polylactide shows enhanced properties compared to commercial PLA (increased fusion temperature and crystallinity rate), but less thermal stability due to residual catalyst of polymerization. Reactive extrusion process is thereafter updated in order to enhance thermal stability and to make PLA nanocomposites. The thermal stability is increased by catalyst deactivation with a ligand (α-tropolon). The polylactides filled with carbon nanotubes exhibit slight improvement in terms of fire retardancy. To overcome this issue, intumescent polylactides have been processed by combination of conventional fire retardants (ammonium polyphosphate and melamine) and nanofillers (organoclay). The fire retardancy of these materials is dramatically enhanced, especially when organoclay is used as synergist. A mechanism of action explaining synergy between fire retardant and organoclay is then proposed
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Chevallier, Céline. "Valorisation des polymères styréniques issus des déchets d’équipements électroniques et électriques." Thesis, Saint-Etienne, 2012. http://www.theses.fr/2012STET4015/document.
Full textAbstract:
L‟objectif de cette thèse est de valoriser les polymères styréniques issus des déchets d‟équipements électroniques et électriques. Les polymères considérés sont le polystyrène (PS), le polystyrène choc (HIPS), le poly(acrylonitrile-butadiène-styrène) (ABS), l'ABS couplé avec du polycarbonate (ABS/PC) et le poly(styrène-acrylonitrile) (SAN). Une étude préliminaire a permis de définir deux mélanges à compatibiliser : le mélange PS/ABS et le mélange PS/PC. Pour le mélange PS/ABS, la voie de compatibilisation ionique est étudiée. L‟ajout d‟un copolymère présentant une structure ionique et la création d‟un réseau in-situ sont tentés. Ces deux voies n‟ont pas donné de résultats concluants en termes d‟amélioration des propriétés finales du mélange. Le mélange PS/PC est lui compatibilisé par ajout d‟un copolymère polystyrène bloc-poly(éthylène-butylène)-bloc-polystyrène greffé PC. Ce copolymère est tout d‟abord créé en mélangeur interne, afin d‟étudier différents catalyseurs susceptibles d‟initier le greffage, puis l‟extrusion réactive est utilisée pour synthétiser ce copolymère à grande échelle. Plusieurs taux de copolymère sont alors introduits dans le mélange PS/PC et l‟amélioration des propriétés et des microstructures prouve son effet compatibilisant<br>The aim of this work consists in the recycling of the styrenic polymers coming from waste of electric and electronic equipments. Polystyrene (PS), high impact polystyrene (HIPS), poly(acrylonitrile-butadiene-styrene) (ABS), its alloy with the polycarbonate (ABS/PC) and poly(styrene-acrylonitrile) (SAN) are considered. A preliminary study permits to choose two blends to study: PS/ABS and PS/PC. In the case of PS/ABS blend, the ionic way of compatibilization was studied. The addition of a copolymer containing an ionic structure and the creation of an ionic network in-situ are investigated. Both these attempts are not conclusive about the improvement of the final properties of the blend. The PS/PC blend is then compatibilized by adding a polystyrene-block-poly(ethylene-butylene)-block-polystyrene grafted polycarbonate. This copolymer is first created in an internal mixer, in order to study different catalysts able to initiate the grafting, and then the reactive extrusion is used to synthesize it on a large scale. Several amounts are introduced in the PS/PC blend and the improvement of the properties and microstructures proves its compatibilizing effect
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Pham, Thuy Linh. "Plastification en injection des polymères fonctionnels et chargés." Phd thesis, INSA de Lyon, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01015839.
Full textAbstract:
L'objectif principal de la thèse est de modéliser et visualiser les phénomènes de plastification des polymères dans le procédé d'injection-moulage. Dans les procédés de transformation des polymères par un système vis-fourreau (extrusion, injection), la plastification est l'étape durant laquelle le polymère originellement à l'état solide est graduellement fondu et homogénéisé par le chauffage externe et l'action mécanique de la friction contre les parois de l'outillage et du cisaillement. Cette étape est capitale dans la maîtrise technique et économique du procédé, en termes d'homogénéité thermique, de mélange des charges et de temps de séjour du polymère. Nous envisageons de visualiser et modéliser l'ensemble du processus de plastification dans les monovis d'injection. Afin de comprendre et de mesurer cette étape, nous avons conçu, validé et réalisé un fourreau à fenêtres. Ce système se compose de trois fenêtres de visualisation, insérées dans un fourreau en acier usiné par électroérosion. Le comportement mécanique de cet assemblage a été analysé par simulation numérique, sous différentes sollicitations thermiques, pressions et contraintes. L'hétérogénéité des matériaux de structure (acier - verre) a fait apparaître des problèmes potentiels de fuites, de fragilité qui ont été pris en compte dans la conception. Ce fourreau à fenêtres nous permet de visualiser et de suivre à l'aide des caméras scientifiques, les différents états du polymère une fois introduit dans l'ensemble vis-fourreau. Les résultats confirment les hypothèses théoriques de la plastification. Certains sont mis en évidence, comme l'existence d'un lit solide adossé à l'arrière du filet de la vis, ainsi que son évolution par rapport à la vitesse de rotation de la vis, ou l'apparition des films fondus entre le filet de la vis et le lit solide, et entre la paroi du fourreau et le lit solide. Certains sont par contre à vérifier par d'autres expériences, comme par exemple : l'apparition de la rupture du lit solide quelle que soit la vitesse de rotation de la vis, la valeur de la vitesse du lit solide par rapport à la vitesse de rotation de la vis. Nous souhaitons aussi, grâce à ce système "fourreau transparent", pouvoir étudier, modéliser et visualiser les aspects de dispersion et de mélange des charges (traceurs, pigments, mélange maître) au sein de la matrice polymère à l'état solide ou fondu.
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Dufrancatel-Veiller, Laurence. "Etude du gonflement des polymères et de son incidence sur la précision dimensionnelle des profiles extrudés : application aux polyuréthannes thermoplastiques." Lille 1, 1998. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1998/50376-1998-303.pdf.
Full textAbstract:
Les gonflements en sortie de filiere d'extrusion, instantane a l'air et isotherme d'equilibre, de polyurethannes thermoplastiques ont ete mesures par deux methodes. L'incidence de divers parametres structuraux, geometriques et technologiques a ete analysee. L'experimentation a mis en evidence le comportement atypique de ces polymeres, attribue a une evolution de structure dependant fortement du temps de sejour en temperature sous sollicitation et resultant, a priori, de l'effet cumule de diverses recombinaisons et coupures de chaines. Cette degradation d'origine thermomecanique affecte les proprietes rheologiques de ces polymeres. Les modifications maximales de comportement sont observees pour les temps courts, et se stabilisent au-dela d'un temps critique. La prise en compte de ces alterations rheologiques sur les mecanismes generateurs du gonflement permet d'interpreter l'ensemble des resultats experimentaux, atypiques ou non, en termes d'amplitude, de sens de variation et de temps d'etablissement du phenomene observe. Differents modeles analytiques ont ete testes, et se sont reveles inadaptes a la prevision tant de l'amplitude du gonflement que du sens de sa variation en fonction des parametres geometriques et technologiques, dans le cas particulier de ces polymeres a structure evolutive. L'analyse du procede industriel complet (extrusion, tirage et refroidissement) a permis d'etablir une correlation entre les gonflements determines experimentalement en laboratoire et les post-restraits mesures en milieu industriel et donc de prevoir l'incidence des parametres geometriques et technologiques sur la stabilite dimensionnelle des profiles fabriques.
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Durin, Audrey. "Modélisation du mélange de polymères chargés et de la casse de fibres rigides en extrusion bivis." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00687658.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous avons voulu exploiter et étendre les outils de simulation à notre disposition pour proposer des méthodes de caractérisation et de prédiction du mélange à différentes échelles. À l'échelle locale d'écoulements macroscopiques, nous avons voulu exploiter les possibilités offertes par le logiciel de simulation 3D éléments finis XimeX® et y apporter des améliorations dans le but d'obtenir un outil d'étude du mélange distributif de particules dans un polymère par extrusion bivis. Nous avons ainsi enrichi la méthode éléments finis existante à l'aide de la bibliothèque éléments finis CimLib© du Cemef pour atteindre une plus grande précision de calcul, puis nous avons testé plusieurs méthodes de lâchers de particules afin de simuler le déplacement de charges dans la matrice polymère au cours du mélange. Nous avons ensuite appliqué quelques méthodes de caractérisations du mélange, dont une inédite, à ces lâchers de particules, et ce dans le cas de plusieurs géométries de vis. À l'échelle de la particule, on s'est intéressé aux mécanismes conduisant à la casse de fibres rigides, telles que les fibres de verre, lors du mélange avec un polymère en extrusion bivis. Nous avons choisi de faire des hypothèses assez importantes afin de simplifier ce problème extrêmement complexe et nous avons proposé une méthode de simulation de l'évolution de la distribution des longueurs de fibres le long de l'écoulement basée sur la conservation de la masse des fibres. Nous avons utilisé comme paramètres de cette simulation les résultats de calcul 1D obtenus par le logiciel Ludovic® qui repose sur des approches de type ALH. Nous avons ensuite comparé quelques résultats de calcul à des distributions de longueurs mesurées sur des échantillons prélevés le long d'une extrudeuse bivis.
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Pernot, Hélène. "Polymères nanostructurés à base de polyétylène et de polyamide synthétisés par extrusion réactive : conception et propriétés." Paris 6, 2003. http://www.theses.fr/2003PA066563.
Full text
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Guidez, Adeline. "Polymères biodégradables compoundés par extrusion assistée eau : Optimisation du procédé et des propriétés d’usage du matériau." Thesis, Lille 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LIL10187.
Full textAbstract:
L’extrusion assistée eau est un procédé basé sur l’extrusion classique réactive. La particularité de ce procédé est la mise en place d’une pompe d’injection d’eau au niveau de la zone de compression de l’extrudeuse. Ce principe a déjà fait ses preuves dans la formulation de nanocomposites le plus souvent à matrice polyamide et à base de nanocharges d’argile. L’eau joue le rôle d’exfoliant permettant ainsi une meilleure dispersion de l’argile au sein de la matrice. Un second rôle a été observé, l’eau jouerait le rôle de plastifiant durant l’extrusion et permettrai de limiter la dégradation du matériau. Ce procédé a donc été étudié avec deux profils de vis différents afin d’utiliser les inconvénients du premier pour créer un deuxième profil adéquat à l’utilisation de l’eau. Le polyamide 6 a été utilisé comme matériau de référence afin de sélectionner de nouveaux polymères biodégradables. Deux polyesters, le polybutylène succinate (PBS) et le polybutylène succinate adipate (PBSA) ont montrés des aptitudes similaires au PA6 pour l’utilisation de l’eau. Après extrusion des polymères avec injection d’eau, une limitation de la diminution des masses molaires a pu être observée. Les propriétés mécaniques et rhéologiques du PA6 ont été améliorées. Par la suite, une application de ce procédé a été menée sur la formulation d’un composite à matrice PBS à base de deux types de nanocharges d’argiles afin d’améliorer les propriétés mécaniques du PBS et d’évaluer l’influence de l’eau selon l’argile utilisée<br>Water-assisted extrusion is a method based on the conventional reactive extrusion. The feature of this method is the introduction of a water injection pump at the compression zone of the extruder machine. This process has already been proven in the nanocomposite formulation, usually based on polyamide (PA) matrix with clay nanofillers. The water acts as exfoliating thus allowing better dispersion of the clay within the matrix. A second role was observed, water would act as a plasticizer during extrusion limiting the material. In this context, water-assisted extrusion was studied using two different profile screw, where the second profile is an optimisation from the first. Polyamide 6 (PA6) was used as material reference in order to select new biodegradable polymers. Two polyesters, poly(butylene succinate) (PBS) and poly(butylene succinate adipate) (PBSA) have shown similar abilities comparared with PA6 extruded under water. After extrusion of the polymers with water injection, a limitation on the decrease in molecular weight was observed. Mechanical and rheological properties of PA6 were improved. Subsequently, an application of this method was conducted on the formulation of a PBS matrix composite based on two types of nanofillers clay in order to improve the mechanical properties of PBS and evaluate the water influence during the extrusion process according to the clay used
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Charlon, Sébastien. "Elaboration et caractérisation de nouveaux systèmes nanocomposites à propriétés de transport contrôlées. Impact d'un nouveau procédé de mise en oeuvre." Rouen, 2015. http://www.theses.fr/2015ROUES011.
Full textAbstract:
Depuis plus d'une décennie, la prise de conscience des problèmes environnementaux liés à la production de déchets plastiques a conduit à une politique de réduction de l'utilisation d'emballages plastiques et de développement de matériaux biodégradables. Dans l'optique de rendre ces matériaux compétitifs face aux polymères usuels (PE, PP, PET, etc. ), l'incorporation de nanocharges dans une matrice polymère par des procédés industrialisables est une approche des plus prometteuses. En effet, l'ajout de nanocharges inorganiques telles que les argiles de type montmorillonite permet souvent d'améliorer les performances barrière des polymères. A travers cette étude, des composités à matrice biodégradable de Poly(Butylène Succinate) (PBS) et de Poly(Butylène Succinate-co-butylène Adipate) (PBSA) chargés de montmorillonite de type Cloisite Na+ ou Cloisite 30B ont été élaborés à partir d'un procédé d'extrusion avec injection d'eau liquide sous forte pression et haute température au sein de la matière fondue au niveau du fourreau de l'extrudeuse. Les granulés composites obtenus ont été transformés en films par thermo-compression ou par extrusion-calandrage. Les cinétiques de perméation ont révélé des variations de propriétés barrière selon le procédé de mise en forme ainsi que selon la matrice polymère utilisée. Ces résultats ont été interprétés sur la base des données structurales (ACD, DRX) et d'observations par microscopie (MET) en établissant des corrélations avec les degrés de dispersion et d'exfoliation des charges dans les matrices polymères, les degrés de cristallinité et les fractions de phase amorphe rigide (RAF) des bio-polymères<br>During the last decades, a waste-reduction program, specifically for plastic packaging, was promoted due to environmental drawbacks with the development of biodegradable polymers. However, barrier properties of these biodegradable materials must be often improved to be competitive with common polyolefins (PE, PP, PET, etc. ). In this objective, the incorporation of nanofillers using industrializable processes seems to be a promising approach. Indeed, the introduction of inorganic nanofillers like clays (montmorillonite) into a polymer matrix often increased barrier properties of the polymer matrix. In this study, composites were prepared from biodegradable matrices such as Poly(Putylene Succinate) (PBS) and Poly(Butylène Succinate-co-butylène Adipate) (PBSA) loaded with Cloisite Na+ or Cloisite 30B. An extrusion process was applied with the use of liquid water injection under high pressure and high temperature into thermo-moulding or extrusion-calandaring processes. Kinetic permeation revealed changes in barrier properties as function of the elaboration process or the polymer matrix used. These results were explained from structural charectirizations (DSC, XRD) and microscopy observations (TEM) in order to correlate barrier peoperties to the dispersion and exfoliationlevels of fillers into the polymer matrices, to the degrees of cristallinity and to the rigid amorphous fractions (RAF) of the bio-polymers
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Sonaglio, Diva. "Développement de systèmes multiparticulaires par extrusion/sphéronisation : étude physico-chimique et pharmacotechnique de sphéroi͏̈des à base de polymères cellulosiques." Montpellier 1, 1996. http://www.theses.fr/1996MON13511.
Full text
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Besson, Arthur. "Etude de polymères pour l'utilisation en membranes de piles à combustible." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENI070/document.
Full textAbstract:
Les piles à combustible sont une technologie en pleine expansion dans le domaine du transport automobile.Les membranes polymères les plus utilisées actuellement dans ces systèmes sont celles à base de Nafion.Leur principal point faible se trouve dans leurs performances limitées au-delà de 80°C, où la membranedevient défaillante et l'eau ne peut plus assurer la conduction protonique. Le projet EUBECELL se proposede résoudre ce problème en mettant au point un système de pile à combustible fonctionnant à l'éthanol et àplus de 120°C. Cette thèse s'inscrit dans ce projet et se concentre sur l'élaboration de nouvelles membranespolymères conductrices de protons. Deux voies sont envisagées : l'amélioration des propriétés du Nafion àhaute température et le remplacement du Nafion par un polymère haute performance auquel on donne uneconductivité.L'amélioration du Nafion se fait par l'ajout de conducteurs liquides ioniques protiques (CLIPs), produitsayant donc une conductivité protonique venant s'ajouter à celle du Nafion. Un premier CLIP est synthétisé,caractérisé puis ajouté au Nafion et les performances des membranes obtenues mesurées. Les résultatsencourageants obtenus incitent à synthétiser d'autres CLIPs à partir de la même amine et en variant le contreion.D'autres mélanges Nafion-CLIPs sont ainsi synthétisés et caractérisés.Les polymères hautes performances étudiés ici pour remplacer le Nafion sont dans un premier temps despolysulfones sulfonées. Les polysulfones étant des polymères qui résistent aux températures élevées et lasulfonation leur donnant une conductivité. Pour conserver de meilleures propriétés après sulfonation, nousprocédons à une extrusion du film polymère suivi d'une sulfonation. Nous mettons donc au point unprotocole de sulfonation hétérogène. Les membranes obtenues sont ensuite caractérisées et leursperformances mesurées. Dans un deuxième temps nous travaillons sur des membranes macroporeuses, àforte tenue mécanique, que nous remplissons avec les CLIPs utilisés auparavant. Les membranes sont alorsaussi caractérisées et leurs performances mesurées<br>Fuel cells are an ever-expanding technology in the field of automotive transport. The polymer membranesthat are currently the most widely used are Nafion-based membranes. Their weakest point is their drastic lossof performances beyond the threshold of 80°C, where the membranes fails and water cannot ensure protonconduction anymore. The EUBECELLproject sets to achieve making a fuel cell system functioning above120°C and using ethanol as a fuel. This thesis is part of the project and focus on elaborating new protonconductingpolymer membranes. Two main ways are explored: improving the performances of Nafion athigh temperature and replacing Nafion with conductivity-added high-performance polymers.Improving Nafion's performances is achieved by adding proton conducting ionic liquids (PCILs), productsthat have a proton conductivity that adds to Nafion's own. A first PCIL is synthesized, characterized and thenadded to Nafion, the resulting membranes' performances then measured. The encouraging results that weobtain makes us synthesize more PCILs, from the same amine than the first, varying the counter-ion. OtherNafion-PCIL mixes are made and then characterized.The high-performance polymer investigated for replacing Nafion are, first, sulfonated polysulfones.Polysulfones are high-temperature resistant polymers and sulfonation gives them conductivity. To keep betterproperties after the sulfonation, we proceed to extrude the films before sulfonating them. We elaborate anheterogeneous sulfonation protocol for them. The resulting membranes are then characterized and theirperformances measured. Second, we work on macroporous membranes, with high mechanical strength,which we fill with the PCILs that we previously used. The membranes are then also characterized and theirperformances measured
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Bendaoud, Amine. "Fluide supercritique et liquide ionique comme plastifiants de polymères biosourcés : application à l'amidon et à l'acétate de cellulose." Thesis, Saint-Etienne, 2014. http://www.theses.fr/2014STET4017/document.
Full textAbstract:
Les biopolymères constituent une alternative crédible à l’utilisation des plastiques issus de ressources pétrolières. Dans cette étude, la transformation de l’amidon et de l’acétate de cellulose en présence de liquides ioniques en voie fondue (par extrusion) a été réalisée. Les caractéristiques physico-chimiques des formulations obtenues ont montré une dépendance vis-à-vis du type et de la concentration de plastifiant utilisé, mais aussi de l’humidité relative appliquée. De manière générale, les liquides ioniques ont présenté comparativement à des plastifiants usuels: une interaction plus privilégiée avec les deux polymères, une réduction beaucoup plus importante de la cristallinité, une diminution significative de la température de transition vitreuse et une plastification efficace des deux matrices polymères étudiées. Dans un deuxième temps, on s’est intéressé à associer le pouvoir de solvatation et de plastification du dioxyde de carbone supercritique (CO2Sc) sur la mise en oeuvre de l’amidon par les liquides ioniques. Les résultats les plus importants ont montré que le CO2Sc est capable d’interagir sur l’amidon et sur les liquides ioniques, de sorte qu’il peut induire une diminution de la température de la transition vitreuse de l’amidon plastifié<br>Biopolymers are viable alternatives to the use of conventional plastics derived from fossil fuels resources. In this study, our objective, beyond doing the melt processing ionic liquids plasticized starch and cellulose acetate in laboratory scale microcoumpounder which simulate the performance of a co-rotating twin screw extruder, are to investigate the effects and influence of ionic liquids and water on the intrinsic properties of the materials which are prepared. In general ways, processing with ionic liquids compared with conventional plasticizers, presents: a better interaction with starch and cellulose acetate, a more efficient depressor of glass transition temperature and allows the production of processed materials with efficient crystallinity destruction and plasticization. In the second step, we investigate the effects of supercritical carbon dioxide on the processing of starch with ionic liquid and the effects of the processing pressure, temperature and duration of supercritical carbon dioxide (ScCO2), which is an environmentally-friendly component, on the properties of plasticized starch. The significant results show that ScCO2 is capable of interacting with starch chains and with ionic liquids, so that it may induce a decrease in the glass transition temperature of the plasticized starch
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Renoux, Jennifer. "Elaboration par extrusion de mélanges de polymères et de nanocomposites biodégradables avec des protéines de soja isolées." Thesis, Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai, 2018. http://www.theses.fr/2018MTLD0007.
Full textAbstract:
Les protéines isolées végétales sont une source renouvelable de matière première, disponible en grande quantité. Malgré des propriétés mécaniques faibles par rapport aux polymères traditionnels, elles possèdent d’autres spécificités intéressantes comme leur biodégradabilité, leur filmabilité et leur absence de toxicité. Cette étude s’est focalisée sur l’influence du procédé d’élaboration, la compatibilité et l’ajout de nanocharges sur les propriétés de mélanges poly(butylène succinate - co - adipate)/protéines de soja isolées plastifiées (PBSA/PISP). Dans un premier temps, les protéines de soja sont plastifiées et mélangées au poly(butylène succinate - co - adipate), dans des proportions différentes et extrudées simultanément en une étape d’extrusion. Ensuite, l’effet de l’ajout du poly(2-éthyl-oxazoline) comme compatibilisant a été étudié. L’addition de ce compatibilisant permet d’améliorer l’interface et les propriétés thermiques. En outre, l’addition de nanotubes d’halloysite permet d’améliorer certaines propriétés mécaniques et thermiques. Enfin dans le cas de films préparés avec une composition PBSA/PISP égale (50/50), le compatibilisant améliore les propriétés optiques, tandis que l’ajout des nanotubes d’halloysite améliore les propriétés de barrière à la vapeur d’eau et retarde la dégradation du film enfoui dans un sol. L’ensemble des résultats donne de premières indications sur l’usage potentiel de ces films dans le domaine de l’emballage et éventuellement dans le biomédical<br>Vegetable isolated proteins are a renewable source of raw material, available in the large quantities. In spite of weak mechanical properties compared with the traditional polymers, they possess other important characteristics such as biodegradability, filmability and they are non-toxic. This study investigated the effect of processing type, compatibilization and addition of nanofillers on the properties of poly(butylene succinate-co-adipate)/plasticized isolated soy protein blends (PBSA/PISP). Initially, plasticizing and blending of soy protein with poly (butylene succinate-co-adipate) at various composition were carried out simultaneously in a single step extrusion. Then, the effect of adding poly(2-ethyl oxazoline) as compatibilizer has been studied. Addition of compatibilizer improves the interface and thermal properties of the blends. Besides, addition of halloysite nanotubes improves some mechanical and thermal properties. Finally, in the case of blend films prepared with equal PBSA/PISP composition (50/50), the compatibilizer increases the optical properties whereas addition of halloysite nanotubes improves the water vapour barrier properties and delay the degradation of blends as tested by soil buriel test. The overall results gives preliminary insights into potential usage of these films in packaging and possibly in biomedical sector
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Hamdi, Ouassim. "Développement par le procédé d'extrusion-gonflage de films polymères cellulaires à base de polyéthylène pour des applications piézoélectriques." Doctoral thesis, Université Laval, 2019. http://hdl.handle.net/20.500.11794/35278.
Full textAbstract:
Cette thèse de doctorat présente une contribution à la fabrication de films polymères cellulaires. Ces matériaux ont récemment fait l’objet d’un vif intérêt aux niveaux académique et industriel grâce à leurs propriétés intéressantes combinant les avantages des polymères et des mousses, et en particulier leur potentiel pour des applications piézoélectriques. En fait, sous l’effet d’un chargement électrique approprié (décharge corona), les films polymères cellulaires peuvent fournir une conversion entre des énergies mécanique et électrique pour être utilisés comme capteurs ou actionneurs. Tout d'abord, une méthode de production de films cellulaires en polyéthylène (PE) combinant le moussage chimique et l'extrusion-gonflage de film a été développée. Ce processus permet d'imposer un étirement biaxial aux échantillons lors de la formation de la structure cellulaire, ce qui favorise l'activité piézoélectrique de l'échantillon. Plusieurs compromis ont été faits pour améliorer la qualité du moussage. Cette optimisation était principalement basée sur une revue de la littérature et des observations directes lors des essais préliminaires. Les propriétés morphologiques ont été présentées et discutées en termes de paramètres de mise en œuvre, à savoir le profil de température, la vitesse de rotation des vis, le débit d'alimentation, le taux d’étirage (TUR), le taux de gonflage (BUR), ainsi que la composition de la matrice. Ces paramètres ont été optimisés pour produire une structure cellulaire homogène présentant des morphologies bien définies et une structure cellulaire bien développée avec des cellules de forme oculaire. Ceci a permis de diminuer le module élastique dans le sens de l'épaisseur et aussi de créer plus de surface spécifique pour la capture de charges conduisant ainsi à améliorer du coefficient piézoélectrique d₃₃. Ensuite, des traitements de pression/température ont été appliqués pour mieux contrôler la morphologie cellulaire des films, afin d’optimiser les propriétés mécaniques et la surface spécifique internede la structure cellulaire. L'étape suivante était le chargement électrique par le procédé corona permettant aux films cellulaires d’acquérir la propriété piézoélectrique. Une amélioration supplémentaire a été obtenue en optimisant le gaz utilisé lors du chargement (azote) et sa pression (15 psi) associés à des conditions de traitement telles que la tension de charge et la distance aiguille-échantillon. Enfin, des traitements thermiques (recuit) et chimiques (acide phosphorique) ont été proposés pour mieux contrôler la microstructure des films et fournir une bonne stabilité temporelle et thermique. Dans l'ensemble, le traitement chimique s'est révélé le plus efficace. À la suite de ces étapes, un échantillon optimisé avec une densité de 450 kg/m³, une épaisseur de 162 μm, un facteur de forme longitudinale (AR-L) de 7.0etun facteur de forme transversale (AR-T) de 4.1 a été fabriqué. Les propriétés piézoélectriques rapportées sont très élevées (même comparées au polypropylène (PP) qui est la polyoléfine la plus utilisée dans ce domaine) avec un coefficient d₃₃ initial de 1315 pC/N se stabilisant après 50 jours à 792 pC/N et une bonne stabilité thermique, car les films restent chargés avec de bons coefficients piézoélectriques (280 pC/N) jusqu’à 80°C. Ces valeurs ont été améliorées par l'application d'un procédé combiné d’inversement de charge et d’empilement de trois couches donnant un d₃₃ initial de 3270 pC/N, un d₃₃ stabilisé de 1580pC/N après 50 jours et une valeurde 641 pC/N à 80°C. Ces films de PE ferroélectrets aux propriétés piézoélectriques importantes peuvent être maintenant exploités pour la production à grande échelle de capteurs et de transducteurs à base d’électret.<br>This doctoral thesis presents a contribution on the fabrication of cellular polymer films. These materials have recently experienced a great interest at academic and industrial levels thanks to their interesting properties combining the advantages of both polymers and foams, in particular their potential for piezoelectric applications. In fact, after charging by an appropriate method (corona discharge), cellular polymers can provide high electrical/mechanical energy conversion to be used as sensors or actuators. Firstly, a method to produce polyethylene (PE) cellular films using extrusion film-blowing was developed. This process allowed to impose biaxial stretching on the samples while foaming, which is believed to enhance the piezoelectric activity of the samples. Several compromises were made to improve the foaming quality. This optimization was mainly based on a literature review and direct observations during preliminary trials. Morphological properties were presented and discussed in terms of processing parameters, namely the temperature profile, screw rotational speed, feeding rate, take-up ratio (TUR), blow-up ratio (BUR), as well as the matrix composition. These parameters were optimized to produce a homogeneous cellular structure with defined morphologies and a well-developed eye-like cellular structure, which is important to decrease the elastic stiffness in the thickness direction and to provide more surface for charge capturing via cell deformation, thus improving the piezoelectric coefficient d₃₃. Then, pressure/temperature treatments were applied to further control the cellular morphology of the films and optimize the mechanical properties and internal specific surface area of the cellular structure.The next step was the electric charging by corona discharge producing cellular films with piezoelectric activity. Further improvement was obtained by optimizing the gas used (nitrogen) and its pressure (15 psi) combined with processing conditions such as the charging voltage and the needle-sample distance. Finally, thermal (annealing) and chemical (phosphoric acid) treatments have been proposed to further control the microstructure of these films and to provide good time and thermal stability. Overall, the chemical treatment was found to be the most efficient. Following these steps, an optimized sample with a density of 450 kg/m³, a thickness of 162 μm, a longitudinal cell aspect ratio (AR-L) of 7.0 and a transversal cell aspect ratio (AR-T) of 4.1 was developed. The piezoelectric properties reported are very high (even compared to PP which is the most used polyolefin in this field) with an initial d₃₃ of 1315 pC/N stabilizing after 50 days at 792 pC/N and a good thermal stability since the films remained charged with good piezoelectric coefficients (280 pC/N) up to 80°C. The values were further improved when a three-layered reverse charging method was appliedgiving an initial d₃₃ of 3270 pC/N, a stabilized d₃₃ of 1580pC/N after 50 days and a value of 641 pC/N at 80°C. These ferroelectret PE films with important piezoelectric properties can now be exploited for the large-scale production of electret-based sensors and transducers.
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Stan, Daniel Voicu. "Activation ultrasonique des thermoplastiques lors de la mise en oeuvre par injection et extrusion : résumé." Montpellier 2, 1999. http://www.theses.fr/1999MON20228.
Full text
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Landreau, Emmanuel. "Matériaux issus de ressources renouvelables. Mélanges amidon plastifié/PA11 compatibilisés." Reims, 2008. http://theses.univ-reims.fr/exl-doc/GED00000801.pdf.
Full textAbstract:
Pour développer un matériau issu de ressources renouvelables, l'amidon plastifié a donc été mélangé au polyamide 11, issu de l'huile de ricin, dans le but d'améliorer ses propriétés mécaniques et sa résistance à l'eau. Malgré la forte polarité des liaisons amide, le mélange a besoin d'être compatibilisé. Les différents compatibisants étudiés sont des polysaccharides anioniques susceptibles de développer des interactions avec le polyamide et l'amidon: alginate de sodium, carraghenane et carboxymethylcellulose. Des tests en mélangeur interne montrent que seule la carboxyméthylcellulose (CMC) permet une amélioration effective des propriétés mécaniques des mélanges. L'optimisation de la quantité de plastifiant, de compatibilisant et du procédé de mélange permet d'obtenir un matériau contenant majoritairement de l'amidon plastifié (70%) qui conserve un allongement et une contrainte à la rupture élevée (130%, 15MPa) avec seulement 1% de CMC. Ces matériaux ont été réalisés en extrudeuse bivis afin d'être étudié en détail. La morphologie étudiée par: MEB, extraction sélective, rhéologie et résistance électrique; montre que le PA 11 forme une phase continue jusqu'à plus de 80% d'amidon plastifié. L'amidon forme des nodules sphériques qui percolent à partir de 30% d'amidon plastifié pour former une phase partiellement co-continue. Il subsiste cependant une fraction dispersée jusqu'à 80% d'amidon. La CMC diminue la tension interfaciale et ainsi diminuer la taille des nodules et de prévenir leur coalescence. Des tests de compostage sur les mélanges ont montré que la minéralisation de l'amidon est importante quelque soit sa proportion, mais que le PA reste inchangé<br>To develop renewable resources based material, plasticized starch were blend with polyamide 11, a bio-based polymer from castor oil, to improve its mechanical properties and water resistance. Through the high polarity of the amide group, the blends need a compatibilizer to be efficient. The different molecules tested are polysaccharides with anionic groups known to interact with polyamide: sodium alginate, carraghenan and sodium carboxymethylcellulose. Tests runs in blender show that only sodium carboxymethylcellulose (CMC) can improve blend tensile properties. Optimization of the plasticizer, the compatibilizer level and the blend process lead to a mainly starch based material (70%) with a high tensile strength (15 MPa) and elongation at break (130%) with only 1% of CMC. These materials were blends in a twin screw extruder to be studied. SEM, solvent extraction, rheology and electrical resistance mesurment show a continuous PA phase up to 80% of starch. The polysaccharide has a mainly nodular morphology with a partial percolation around 30% starch. Isolated nodules co-exist with a co-continous structure up very high starch content. CMC reduce interfacial tension and nodule size preventing their coalescence. Compostability test on blends, show that starch mineralization is complete whatever its concentration is, but PA remain resistant to biodegradation
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Aloui, Madiha. "Élaboration et fabrication de films nanocomposites à matrice biosourcée pour application textile à usage unique : étude du comportement à la rupture." Thesis, Lille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LIL10190.
Full textAbstract:
Ce travail a pour objectif le développement et l’analyse du comportement de films nanocomposites en poly(acide lactique) (PLA), obtenus par extrusion gonflage, pour application textile à usage unique. L’utilisation du PLA, est justifiée par son origine naturelle et ses bonnes performances physiques. Il présente néanmoins quelques limites compte tenu de l’application visée (notamment en termes de sensibilité à la dégradation thermique, aptitude au gonflage et souplesse) nécessitant sa modification par des plastifiants et des agents de branchement dont l’efficacité est tout d’abord évaluée. L’ajout de nanocharges est justifié par les performances de barrière attendues. Deux argiles, associées à divers traitements de surface, sont incorporées à la matrice PLA modifiée à l’état fondu, par extrusion. L’état de dispersion est caractérisé par un couplage de techniques globales (rhéologie, microscopie électronique à balayage) ou locales (diffraction des rayons X, microscopie électronique par transmission) et permet de juger de l’efficacité des traitements proposés. Les nanocomposites ainsi élaborés sont utilisés pour la fabrication de films par extrusion gonflage. La caractérisation de leurs performances mécaniques et de barrière permet alors d’optimiser la formulation compte tenudes contraintes imposées par le cahier des charges de l’application visée. Enfin, la ténacité de films soufflés est caractérisée par la méthode du travail essentiel de rupture dont la validité est analysée sur la base de mesures de champs cinématiques pour certaines de ces formulations<br>The aim of this work is the development and the behavior analysis of blown nanocomposite films based on polylactic acid (PLA), obtained by extrusion-blowing for single-use textile application. The use of the PLA is justified by its natural origin and by its good physical properties. However, PLA presents some limits (in particular, in terms of sensibility to the thermal degradation, processabilty by extrusion-blowing and flexibility) requiring its modification by branching and plasticization. Te efficiency of these modifications was estimated first of all. Adding Nanoclay is justified by the barrier properties aimed. Two nanoclays, associated to different surface treatment, were incorporated to PLA by melt intercalation using an extruder. The dispersion level of the modified clays was analyzed by global techniques (rheology, scanning electron microscopy) or local techniques (X-ray diffraction, transmission electron microscopy) and leads to characterize the efficiency of clay treatments. Nanocomposites so elaborated were used for manufacturing films by extrusion-blowing. The characterization of their mechanical and barrier properties allowed to optimize the film composition considering the aimed application. Finally, film tenacity was studied by the essential work of fracture method for blown films. The relevance of this method is studied via the validation of hypotheses necessary for its application. The technique that measures the displacement field has allowed us to study two of these hypotheses
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Nikitine, Clémence. "Elaboration d’un matériaux poreux d’Eudragit E100 par extrusion assistée par CO2 supercritique : de la conception à la compréhension du procédé." Paris, ENMP, 2007. http://www.theses.fr/2007ENMP1489.
Full textAbstract:
L’objectif de cette étude est la mise au point d’un procédé d’extrusion de mousse polymère assistée par du CO2 supercritique. Ce couplage s’intègre dans les tendances actuelles du génie des procédés. En effet, il permet de développer un procédé sans agent organique, de travailler sous des conditions opératoires plus douces et de développer de nouvelles applications. Ce travail a permis d’identifier les paramètres opératoires influents et d’aborder les phénomènes mis en jeu pour l’obtention d’une matrice poreuse. Dans l’optique d’une application pharmaceutique, un polymère biocompatible, l’Eudragit E100 a été utilisé. Dans ce cadre, un dispositif expérimental a été conçu à partir d’une extrudeuse monovis afin de permettre l’injection de CO2. La présence de CO2 supercritique modifie entre autres les propriétés rhéologiques du matériau et a donc une influence sur l’écoulement dans l’extrudeuse. Après une validation du traceur, les distributions des temps de séjour ainsi que le temps de passage ont été déterminés. Cela a permis une modélisation de l’écoulement et une étude de l’influence des paramètres opératoires du procédé : la température, la vitesse de rotation de la vis et le débit de CO2. L’étude de l’influence ces paramètres sur la structure des extrudats a été réalisée à partir d’un plan d’expériences et d’un programme d’analyse d’images développé au sein du laboratoire. Ainsi, il a été possible de relier ces paramètres opératoires aux caractéristiques du produit : l’expansion, le diamètre moyen et la densité de pores des extrudats obtenus par le biais des processus mis en jeu : le mélange, les phénomènes de nucléation, croissance et coalescence<br>Extrusion is a process already used industrially for converting a raw material into a product of uniform shape. The aim of this study is the development of a supercritical carbon dioxide CO2-assisted extrusion process which leads to the manufacturing of polymeric foams. This coupling is integrated in the present trends of process engineering. Indeed, we obtain a process without residues, without chemical blowing agent and with smooth operating conditions for new applications. In this study, we have identified the significant operating parameters and we have approached the key phenomena in order to obtain a porous matrix. With a view to a pharmaceutical applications, a biocompatible polymer was used, Eudragit E100. Within this context, experimental equipment has been designed based on a single-screw extruder in order to be able to inject supercritical CO2 within the material to be extruded. Supercritical CO2 modifies the rheological properties of the material and consequently the flow in the barrel of the extruder. After a tracer validation, the residence time distribution and particulate flow have been determined. A flow model based on ideal reactors was developed and the effect of temperature, screw speed and flow rate of CO2 was studied. A central composite statistical design and an image analysis Matlab software designed in the laboratory allow to determine the correlation between operating conditions and product characteristics, (i. E. Expansion, cell size and cell density) and process mechanisms, (i. E. Mixing, nucleation, growth and coalescence phenomena)
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Gani, Léa. "Incorporation de chaînes longues dans des alliages nanostructurés de polymères semi-cristallins : extrusion réactive, structure et propriétés mécaniques." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00557087.
Full textAbstract:
Des alliages nanostructurés, co-continus et thermodynamiquement stables sont synthétisés, par extrusion réactive d'un polyéthylène fonctionnalisé (FPE) et d'un mélange bimodal de petites et longues chaînes de polyamide 6 (PA). Les petites chaînes réagissent rapidement pour former beaucoup de copolymères, garantissant ainsi la nanostructuration. Le greffage et l'incorporation des longues chaînes a pour but d'introduire des enchevêtrements et des molécules liens entre les cristallites de PA. Deux extractions sélectives successives nous ont permis de caractériser les chaînes de copolymères greffés et les chaînes non-réagies de FPE et de PA. Les propriétés macroscopiques des alliages sont optimisées en jouant sur l'ordre d'introduction des constituants, les conditions d'extrusion et la composition de la phase de PA. L'étude structurale des alliages et des copolymères greffés précise l'organisation des chaînes dans les deux nanostructures. Les deux phases de FPE et PA cristallisent de manière confinée ce qui confère aux alliages des propriétés mécaniques remarquables. Aux faibles déformations et au dessus de la fusion du FPE, les alliages de composition 64/36 FPE/PA en masse, présentent une tenue thermomécanique d'une vingtaine de mégapascals. Les longues chaînes de PA jouent le rôle de chaînes liens entre les cristallites et améliorent la ductilité des alliages nanostructurés à haute température (allongement à la rupture 250% à 150°C). Des expériences de diffusion des rayons X couplées à de la microscopie électronique en transmission avant et après traction permettent de relier les évolutions structurales et morphologiques aux comportements mécaniques de ces alliages.
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Cizeron, Jérome. "Simulation numérique du glissement à la paroi des polymères fondus." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1997. http://www.theses.fr/1997GRE10009.
Full textAbstract:
La simulation numerique d'ecoulements de fluides newtonien-generalises avec une condition de glissement a la paroi est realisee dans des configurations caracteristiques de l'extrusion. La methode d'elements finis mise en uvre permet d'obtenir la convergence avec le maillage pour differentes lois de glissement liant la vitesse et la contrainte de cisaillement a la paroi. Le cas d'une loi de glissement correspondant a des mesures experimentales et necessitant un certain niveau de contrainte pour obtenir le glissement est etudie en detail. La reduction du cisaillement effectif lors des forts glissements est mis en evidence ainsi que les phenomenes prenant place a la transition d'une condition d'adherence vers une condition de glissement. L'etude de l'influence du glissement en sortie de filiere, montre que la presence de celui-ci reduit fortement les contraintes et le gonflement de l'extrudat. L'influence de la dimension d'une zone glissante positionnee en sortie de filiere sur ces memes elements est mise en evidence. Pour les ecoulements en contraction la presence d'une condition de glissement situee en amont ou en aval par rapport au plan de contraction entraine de fortes modifications de la recirculation et du champs des contraintes
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Morelli, Carolina Lipparelli. "Développement et étude des propriétés des films et des pièces injectées de nano-biocomposites de nanowhiskers de cellulose et de polymères biodégradables." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENI018/document.
Full textAbstract:
Notre travail a pour objectif l'étude de l'influence de l'ajout de nanocristaux de cellulose dans des matrices biodégradables sur leurs propriétés. Des films composites et des pièces injectées ont été préparés et caractérisés. Dans ce but, ont été choisis comme matrices le poly(acide lactique), PLA, et le poly (butylène adipate-co-téréphtalate)), PBAT. Deux matières première d'où des nanocristaux de celulose ont été extraites ont été sélectionnées : le bois balse et la cellulose microcrystalline (CMC). En raison du caractère fortement polaire des nanocristaux de cellulose différentes voies de modifications chimiques de la surface de ces particules ont été testées afin d'assurer une bonne dispersion de ceux-ci lorsqu'ils sont ajoutés à des matrices polymères de polarité inférieure. En effet, les approches testées étaient: (a) le greffage de deux types d'isocyanates, dont l'un aliphatique et l'autre aromatique: l'octadécyl isocyanate (NCC_oct) et le phényl-butyle isocyanate (NCC_fb), respectivement; (b) le greffage de poly(butylène glutarate) à travers la technique de polymérisation in situ (NCC_PBG); (c) le greffage de l'acide polyacrylique à travers la technique appelée click chemistry (NCC_PA); et (d) la silanisation avec le - methacryloxy-propyle-trimethoxy-silane(NCC_MPS). Les NCCs initiaux et modifiés ont été ajoutés aux matrices de PBAT ou du PLA par procédés de mélanges à partir de solution (casting) ou à partir de l'état fondu (par extrusion ou en utilisent un homogénisateur de type Drais). En général, la modification chimique de la surface de NCC a augmenté la résistance thermique de celui-ci, a diminué son caractère hydrophile et a amélioré la dispersion des NCCs dans les matrices de PLA et PBAT. Cela a provoqué des augmentations encore plus grandes dans les propriétés de ces polymères, en fonction du type de modification et du procédé de fabrication utilisé. La caractérisation des nanocomposites a démontré que, en général, l'addition des NCCs a augmenté le module d'élasticité de la matrice et a conservé sa rigidité même à températures relativement élevées. Des niveaux plus élevés de NCC conduisent à de plus grandes augmentations de la rigidité. La perméabilité à la vapeur d'eau de PBAT a été réduite par l'introduction de NCC et n'a pas changé dans le cas du PLA. Les résullts de ces travaux ont indiqué de bonnes perspectives concernant l'utilisation des nanocristaux de cellulose comme élément de renfort de matrices polymères. De manière générale, le présent travail a démontré que les NCCs étaient capables d'améliorer les propriétés mécaniques, thermiques et de barrières du PBAT et du PLA, qui sont deux polymères biodégradables largement utilisés dans les applications de films ou de pièces plastiques. De plus, les résultats montrent qu'il est possible de modifier la polarité des NCC en les soumettant à des modifications chimiques de surface afin d'éviter leur agglomération par la formation de ponts de liaisons hydrogènes et de les rendre compatibles avec différentes matrices polymères. Ces modifications chimiques tendent aussi à élever la résistance thermique des NCCs. De cette manière, les procédés à l'échelle industrielle comme l'extrusion et l'injection peuvent être utilisés et fournissent de bons résultats<br>This study aimed at evaluating the potential of application of cellulose nanocrystals as reinforcing elements of biodegradable polymeric matrices, in the films and injection molded pieces applications. Two polymeric matrices with different properties were used, namely: poly(butylene adipate-co-terephthalate), PBAT, and poly(lactic acid), PLA. For the extraction of cellulose nanocrystals (NCC), two sources were selected: microcrystalline cellulose (CMC) and balsa wood . Due to the high polarity of cellulose nanocrystals, different approaches of surface chemical modifications of these particles were tested, in order to ensure their good dispersion when added to polymeric matrices of lower polarity. They were: a) chemical modification with two types of isocyanates, an aliphatic one (octadecyl isocyanate) and an aromatic one (phenylbutyl isocyanate); b) grafting of poly (butylene glutarate) using the in situ polymerization technique; c) silanization treatment; and d) grafting of poly(acrylic acid) through click chemistry technique. Modified and unmodified NCCs were processed with PBAT and PLA by casting or melt extrusion processing techniques. In general, the chemical modification of NCC surface increased their thermal resistance, decreased their polarity and improved their dispersion into PLA and PBAT matrices. Some of these treatments, as well as the processing conditions enabled an increase in the overall mechanical properties of the polymers. Thus, the characterization of the nanocomposites showed that NCC addition increased the elastic modulus of the matrix and retained its higher stiffness even under relatively high temperatures. Higher NCC contents led to larger increases in the stiffness of the ensuing composites. The water vapor permeability of PBAT was also reduced with the introduction of NCC. This work points out several potential good perspectives for the use of celulose nanocrystals as reinforcing elements of polymeric matrices. It showed also that it is possible to obtain significant improvements in the polymer properties using the same processing techniques as those used at industrial scale, such as melt extrusion and injection molding<br>O presente estudo de doutorado teve como objetivo avaliar o potencial deaplicação de nanocristais de celulose como reforço em matrizes poliméricasbiodegradáveis, em aplicações de filmes ou em peças moldadas por injeção.Duas matrizes poliméricas de diferentes propriedades foram utilizadas paraestudo nessas aplicações, sendo elas: poli(butileno adipato-co-tereftalato),PBAT, e poli(ácido láctico), PLA. Foram também selecionadas duas fontes paraextração dos nanocristais de celulose (NCC): a celulose microcristalina (CMC)e a madeira balsa.Devido ao caráter altamente polar dos nanocristais de celulose diferentesrotas de modificações químicas superficiais dessas partículas foram testadas,visando garantir a boa dispersão dos mesmos quando adicionados às matrizespoliméricas de menor polaridade. Foram elas: a) modificação química com doistipos de isocianatos, sendo um de cadeia alifática (octadecil isocianato) e outrode cadeia aromática (fenilbutil isocianato); b) enxertia do poli(butileno glutarato)através da técnica de polimerização in situ; c) tratamento de silanização com -metacriloxi-propil-trimetoxi-silano; d) enxertia de poli(ácido acrílico) através datécnica de click chemistry.NCC modificados e não modificados foram processados com PBAT ouPLA através de mistura com o polímero em solução (casting) ou no estadofundido (extrusão ou homogeneizador de alta rotação do tipo Drais).De modo geral, modificações químicas superficiais dos NCC aumentarama estabilidade térmica dos mesmos, diminuíram sua polaridade e melhoraram adispersão dos NCC nas matrizes de PBAT ou PLA. Isso fez com queincrementos ainda maiores nas propriedades desses polímeros pudessem serxxivalcançados, dependendo do tipo de modificação e do processo de misturautilizados.A caracterização dos nanocompósitos obtidos mostrou que a adição deNCC elevou o módulo elástico das matrizes e conservou sua maior rigidezmesmo em temperaturas relativamente elevadas, sendo que maiores teores deNCC levaram a maiores aumentos na rigidez. A permeabilidade a vapor deágua do PBAT também foi reduzida com a introdução dos NCC e não foialterada no caso do PLA.Os resultados desse trabalho apontaram boas perspectivas no uso dosnanocristais de celulose como reforços de matrizes poliméricas. Tambémmostraram que é possível obter melhorias nas propriedades de polímerosmesmo através da utilização de processos de maior reprodutibilidade emescala industrial, como extrusão e injeção