Étude du comportement rhéologique et des propriétés mécaniques de composites sciures de bois-polyéthylène haute densité

F. Godard (1) , Michel Vincent (2) , Jean-François Agassant (2) , Bruno Vergnes (2)

1 Département des Sciences Appliquées
2 CEMEF - Centre de Mise en Forme des Matériaux

Les propriétés rhéologiques dynamiques à l'état fondu et les propriétés mécaniques en traction simple de composites constitués de sciures de bois dans une matrice de polyéthylène haute densité (PEHD) ont été mesurées. Six concentrations massiques (0, 20, 30, 40, 50 et 60%) et trois granulométries ont été étudiées en présence d'un agent couplant (polyéthylène greffé anhydride maléique, PE-g-MA). La présence de sciures augmente les valeurs du module de stockage et du module de perte : ces modules sont des fonctions croissantes de la teneur en sciures. Les pulsations de croisement (G' = G'') diminuent avec l'augmentation de la teneur en sciures et augmentent pour une granulométrie croissante. La viscosité complexe augmente fortement en présence des sciures. Pour chaque granulométrie, on peut tracer une courbe maîtresse en normalisant viscosité et taux de cisaillement par un facteur de glissement, fonction de la concentration. En exprimant les facteurs de glissement par des lois de type Krieger-Dougherty, on peut ainsi obtenir une courbe de viscosité "universelle", de type Carreau ou Carreau-Yasuda, pour laquelle la granulométrie apparaît au travers des paramètres de la loi de Krieger-Dougherty, en particulier la concentration maximale. La présence de sciures de bois dans la matrice polymérique modifie considérablement la réponse en traction. Le composite perd beaucoup en ductilité et en ténacité, mais sa rigidité augmente sensiblement (facteur 1,12 à 2,04). La résistance à la traction et la limite d'élasticité sont généralement moindres que celles obtenues avec le polymère seul. Les meilleures propriétés mécaniques ont été obtenues avec la sciure la plus fine qui peut être assimilée à une farine de bois. C'est pour une teneur de 30% que la résistance à la traction la plus élevée a été observée et pour une teneur de 60% que le module d'Young maximum a été enregistré. L'efficacité de l'agent couplant sur le lien polymère - bois a été mise en évidence en comparant les résultats de traction d'éprouvettes à 40% de sciures avec et sans PE-g-MA. Pour les trois granulométries, la rigidité, la ténacité, la limite d'élasticité et la résistance à la traction ont été considérablement augmentées en présence d'agent couplant.

Mots clés: Polymère thermoplastique; Composite; Sciure de bois; Suspension concentrée; Propriétés mécaniques

Domaines: Matériaux

F. Godard, Michel Vincent, Jean-François Agassant, Bruno Vergnes. Étude du comportement rhéologique et des propriétés mécaniques de composites sciures de bois-polyéthylène haute densité. Rhéologie, 2008, 13, pp.9-21. ⟨hal-00509533⟩