Composites à matrices biodégradables par procédé RTM (Resin Transfer Molding)

Abstract

Les matériaux composites présentent de nombreux avantages par rapport aux matériaux traditionnels, que ce soit en termes de légèreté ou de résistance mécanique et chimique. Le développement des composites répond aux exigences des marchés industriels pour des applications dans le domaine des transports, de l’aménagement et de la construction ou encore des sports et loisirs. Dans un contexte de développement durable, un nombre grandissant de travaux portent sur l’élaboration de composites à matrices biosourcées[1] parmi lesquelles on trouve le polylactide (PLA), devenu un acteur majeur du marché qui pourrait à long terme devenir une alternative aux polyoléfines pétrosourcées.[2]

Parmi les différents procédés d’élaboration des composites, le procédé RTM (Resin Transfer Molding) est un procédé innovant qui repose sur l’injection, dans un moule contenant des fibres, d’un monomère et d’un catalyseur afin de réaliser la polymérisation de la matrice in situ.[3] L’avantage majeur par rapport aux procédés classiques en voie fondue est la possibilité d’avoir un fort taux de fibres tout en améliorant leur mouillage par la matrice. Alors qu’un large choix de résines pour matrices thermodurcissables soit disponible sur le marché, on ne recense que quelques résines commerciales pour les matrices thermoplastiques.

Bien que des travaux aient été menés en RTM avec l’-caprolactone,[4] des composites à matrice polylactide via ce procédé n’avaient jamais été décrits, du fait du verrou lié à l’état solide du monomère à température ambiante (amorçage de la polymérisation avant injection dans le moule lors de la phase de fonte en présence du catalyseur). Des travaux récents conduits à l’UMET ont permis l’obtention des premiers prototypes de composites PLLA / fibres de verre (tissées ou non) avec différents taux de renfort. [5] Nous présentons ici les travaux actuels visant à renforcer les propriétés de la matrice PLLA, et en particulier son allongement à la rupture, en générant des composites à matrices copolymères en RTM, par copolymérisation du L-LA avec d’autres esters cycliques.[6]

[1] “Green Composites: Polymer Composites and the Environment” Editor C. Baillie, CRC Press, 2004. [2] M. Jamshidian ; E. A. Tehrany ; M. Imran ; M. Jacquot ; S. Desobry, Compr. Rev. Food. Sci. F., 2010, 9, 552-571. [3] K. Van Rijswijk, H.E.N. Bersee. Compos. Part A Appl. S., 2007, 38, 666-681. [4] T. J. Corden, I. A. Jones, C. D. Rudd, P. Christian, S. Downes. Compos Part A. Appl Sci Manuf. 1999, 30, 737-746. [5] E. Louisy, F. Samyn, S. Bourbigot, G. Fontaine, F. Bonnet. Polymers, 2019, 11, 339-347. [6] B. Campos, G. Stoclet, S. Bourbigot, G. Fontaine, F. Bonnet, soumis.