Cohésion à l’interface matrice minérale/fibres cellulosiques : traitements chimiques des fibres et caractérisation

Cohesion at cellulosic fibers/mineral matrix interface: Chemical treatments and characterization

¹ Groupe d’Étude des Matériaux hétérogènes (GEMH), École Nationale Supérieure de Céramique Industrielle (ENSCI), Centre Européen de la Céramique, 12 rue Atlantis, 87068 Limoges Cedex, France
e-mail : alirachini26@hotmail.fr
² Science des Procédés Céramiques et Traitements de Surface (SPCTS), École Nationale Supérieure de Céramique Industrielle (ENSCI), Centre Européen de la Céramique, 12 rue Atlantis, 87068 Limoges Cedex, France

Reçu : 17 Juin 2011
Accepté : 9 Novembre 2011

Résumé

L’utilisation des fibres cellulosiques comme renfort dans une matrice minérale (dans notre cas à base d’un mélange de phyllosilicates et d’un liant hydraulique) présente deux inconvénients majeurs qui sont liés au caractère hydrophile des fibres ainsi qu’à leur sensibilité thermique. Afin de modifier les propriétés de surface des fibres, des traitements chimiques, mécaniques et thermiques préalables à l’incorporation des fibres dans le matériau composite sont généralement appliqués. En particulier, des traitements chimiques utilisant des solutions de soude (NaOH) et le greffage de molécules organiques augmentent la cohésion à l’interface fibre/matrice et permettent d’améliorer les propriétés mécaniques du matériau composite final. Nos travaux se concentrent sur la modification de la surface de fibres de chanvre par traitements chimiques (traitement avec NaOH, greffage d’organosilanes à différentes compositions chimiques et à différentes concentrations) ainsi que la caractérisation des propriétés thermiques et surfaciques par différentes techniques de caractérisation fonctionnelles et structurales (ATD/ATG, IRTF-ATR, BET et MEB).

Abstract

The use of cellulosic fibres as reinforcement in a mineral matrix (in our case based on a mixture of phyllosilicates and of a hydraulic lime) presents two major disadvantages which are linked to the absorbent character of fibres as well as to their thermal degradations. To modify the properties of fibres surface, prior to their introduction in composite material, chemical, mechanical and thermal treatments are generally applied. Particularly, chemical treatments using Sodium Hydroxide solutions and the grafting of organic molecules increases the cohesion at fibres/matrix interface and allow ameliorating the mechanical behavior of the final composite. Our study is concentrated on the modification of the hemp fibres surface by chemical treatments (treatment with NaOH, grafting of organosilanes at different chemical compositions and at different concentrations) as well as the characterizations by different functional and structural techniques (DTA/TGA, ATR-FTIR, NMR and SEM).