Experimental study of ternary nanocomposites based on poly(lactic acid) and montmorillonite/multi-walled carbon nanotubes hybrid nanofillers
La montmorillonite (MMT) et les nanotubes de carbone multiparois (MWCNT) jouent un rôle clé dans l'amélioration des propriétés des polymères. Néanmoins, la réalisation de leur dispersion homogène sans agglomérats dans les matrices polymères est un enjeu majeur en science des matériaux. La combi...
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| প্রধান লেখক: | |
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| অন্যান্য লেখক: | , , , , |
| বিন্যাস: | Thèse numérique |
| ভাষা: | Anglais |
| প্রকাশিত: |
2022.
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| বিষয়গুলি: | |
| অনলাইন ব্যবহার করুন: | Accès au texte intégral http://www.theses.fr/2022ISAB0003/abes |
| টীকা: |
Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Laboratoire de mécanique Gabriel Lamé (Orléans ; 2018-....) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Nourredine Aït Hocine, Loïc Le Pluart, Jérémie Soulestin, Pascal Médéric, Abdelkibir Benelfellah (Membre(s) du jury) ; Loïc Le Pluart, Jérémie Soulestin (Rapporteur(s)) |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Etude expérimentale de nanocomposites ternaires à base de poly(acide lactique) et nanocharges hybrides montmorillonite/nanotubes de carbone multi-parois |
| সংক্ষিপ্ত: | La montmorillonite (MMT) et les nanotubes de carbone multiparois (MWCNT) jouent un rôle clé dans l'amélioration des propriétés des polymères. Néanmoins, la réalisation de leur dispersion homogène sans agglomérats dans les matrices polymères est un enjeu majeur en science des matériaux. La combinaison des deux nanocharges peut créer une synergie ayant des effets sur la dipersion de ces deux nanocharges dans la matrice et sur les interactions charge-charge et charge-matrice. Dans cette étude, deux types de combinaison MMT/MWCNT sont obtenus, l un par mélangeage physique et l autre par la technique de lyophilisation. Chacun de ces mélanges est incorporé dans un poly (acide lactique) (PLA), à différentes concentrations, pour fabriquer des nanocomposites appelés, respectivement, PLA/mix et PLA/hyb.Le seuil de percolation de chacun des mélanges MMT/MWCNT est identifié par calorimétrie différentielle à balayage, analyse thermogravimétrique et analyse thermique mécanique dynamique. Ce seuil de percolation est de 1,0 et 0,5 % en poids de nanocharges hybrides, respectivement, dans le cas des matériaux PLA/mix et PLA/hyb. Par ailleurs, à une même concentration de nanocharges, la densité spécifique de particules est plus élevée, avec un meilleur état d'exfoliation, dans le cas des nanocomposites PLA/mix que dans celui des nanocomposites PLA/hyb , d'où des performances mécaniques et thermiques globales supérieures des matériaux PLA/mix . De plus, les évolutions des propriétés thermiques en fonction de la concentration de nanocharges laissent supposer que ces nanocharges restreignent le mouvement des macromolécules de la matrice PLA et favorisent donc sa cristallisation. De même, ces nanocharges améliorent la résistance à la dégradation thermique et les propriétés mécaniques des nanocomposites. En effet, les augmentations du module de Young et de la résistance à la rupture en traction atteignent, respectivement, 126% et 46% dans le cas du PLA/mix et, respectivement, 49% et 29% dans le cas du PLA/hyb.Les essais cycliques en traction ont révélé que les deux groupes de nanocomposites présentent un comportement elastoviscoplastic endommageable. L'incorporation des deux types de mélanges hybrides MMT/MWCNT réduit les phénomènes de viscosité, de plasticité et d'endommagement dans les nanocomposites, comparativement à la matrice pure. Montmorillonite (MMT) and multi-wall carbon nanotubes (MWCNT) play a key role in improving the properties of polymers. However, achieving their homogeneous dispersion without agglomerates in polymer matrices is a major challenge in materials science. The combination of the two nanofillers can create a synergy having effects on the dispersion of these two nanofillers in the matrix, and the filler-filler and filler-matrix interactions. In this study, two types of MMT/MWCNT combination are obtained, one by physical mixing and the other by the lyophilization technique. Each of these hybrids is incorporated into a poly (lactic acid) (PLA), at different concentrations, to fabricate nanocomposites called PLA/mix and PLA/hyb, respectively.The percolation threshold of each of the MMT/MWCNT hybrids is identified by differential scanning calorimetry, thermogravimetric analysis and dynamic mechanical thermal analysis. The percolation threshold is 1.0 and 0.5% by weight of hybrid nanofillers, respectively, in the case of the "PLA/mix" and "PLA/hyb" materials. Moreover, at the same concentration of nanofillers, the specific particle density is higher, with a better state of exfoliation, in the case of "PLA/mix" nanocomposites than in that of "PLA/hyb" nanocomposites, hence the superior global mechanical and thermal performance of "PLA/mix". In addition, the evolutions in thermal properties as a function of the concentration of nanofillers suggest that these nanofillers restrict the movement of macromolecules of the PLA matrix and therefore promote its crystallization. Likewise, these nanofillers increase the resistance to thermal degradation and the mechanical properties of nanocomposites. Indeed, the enhancements in Young's modulus and tensile strength reach, respectively, 126% and 46% in the case of PLA/mix and, respectively, 49% and 29% in the case of PLA/hyb.Cyclic tensile testing revealed that both groups of the nanocomposites exhibit elastoviscoplastic behavior with damage. The incorporation of the two types of MMT/MWCNT hybrids reduces the phenomena of viscosity, plasticity and damage in the nanocomposites, compared to the pure matrix. |
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| উপাদানের বিবরণ: | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Laboratoire de mécanique Gabriel Lamé (Orléans ; 2018-....) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Nourredine Aït Hocine, Loïc Le Pluart, Jérémie Soulestin, Pascal Médéric, Abdelkibir Benelfellah (Membre(s) du jury) ; Loïc Le Pluart, Jérémie Soulestin (Rapporteur(s)) |
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