Développement et caractérisation d’une matrice époxydique issue de la biomasse pour des applications bio-composites hautes performances

Development and characterization of a bio-based epoxy matrix for high-grade bio-based composites

Camille François (1) , Sylvie Pourchet (1) , Gilles Boni (1) , Xavier Gabrion (2) , Vincent Placet (2) , Laurent Plasseraud (1)

1 ICMUB - Institut de Chimie Moléculaire de l'Université de Bourgogne [Dijon]
2 FEMTO-ST - Franche-Comté Électronique Mécanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR 6174)

Cette étude vise à développer des composites chanvre/époxy 100% bio-sourcés pour des applications semi-structurales et structurales. Les performances thermiques et mécaniques d'une matrice 100% bio-sourcée synthétisée à partir de dérivés issus de la biomasse sont évaluées et révèlent des propriétés du même ordre de grandeur que celles obtenues pour des polyépoxydes à base de DGEBA, à savoir une température de transition vitreuse environ égale à 150°C et des propriétés mécaniques en flexion de l'ordre de 120 MPa pour la contrainte maximale et de 3,2 GPa pour le module apparent tangent. Cette matrice d'origine naturelle est alors utilisée pour la fabrication de composites renforcés par des mèches de chanvre. Les propriétés en flexion de ces matériaux 100% bio-sourcés sont équivalentes à celles déterminées pour des composites renforcés par des mèches de chanvre imprégnées dans une matrice à base de DGEBA, soit une contrainte maximale de l'ordre de 200 MPa et un module apparent tangent environ égale à 15 GPa. Ainsi, ces résultats sont très prometteurs pour le développement de ce type de matériaux respectueux de l'environnement destinés à des applications hautes performances. Abstract This study aims to develop 100% bio-based hemp/epoxy composites for semi-structural and structural applications. The thermal and mechanical performances of a 100% bio-based matrix derived from biomass are evaluated and reveal properties in the same order of magnitude as those obtained for polyepoxides based on DGEBA, that means a glass transition temperature of approximately 150°C and mechanical properties in the order of 120 MPa for the maximum stress and 3.2 GPa for the tangent apparent modulus. This natural origin matrix is then used for the manufacture of composites reinforced with hemp rovings. The bending properties of these 100% bio-based materials are equivalent to those determined for composites reinforced with hemp rovings impregnated in a matrix based on DGEBA. The maximum stress is in the order of 200 MPa and the apparent tangent modulus is approximately equal to 15 GPa. Thus, these results are very promising for the development of this type of environmentally friendly materials for high-grade applications.

Domaines: Chimie; Matériaux; Sciences de l'ingénieur [physics]; Mécanique [physics.med-ph]

Camille François, Sylvie Pourchet, Gilles Boni, Xavier Gabrion, Vincent Placet, et al.. Development and characterization of a bio-based epoxy matrix for high-grade bio-based composites. 21ème Journées Nationales sur les Composites, Jul 2019, Bordeaux, France. ⟨hal-02351118⟩