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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Sup

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université Mohamed Boudiaf – M’sila Mémoire présenté pour l’obtention Du diplôme de Master Académique Par : Fathi Er-romeyssa Boudjellal Hesna Ben aissa Souheyr Intitulé Soutenu devant le jury composé de: Mr Lebid Mahmoud Université de M’sila Président Mr Benyahia Azzedine Université de M’sila Rapporteur Mr Laib Nouri Université de M’sila Examinateur Année universitaire : 2019/2020 Élaboration et caractérisation d’un matériau composite à base d’une résine thermodurcissables renforcé par la sciure de bois FACULTE DES SCIENCES DEPARTEMENT DE CHIMIE N° :……………………………… DOMAINE : SIENCE DE LA MATIERE FILIERE : CHIMIE OPTION : CHIMIE DE L’ENVIRONNEMENT. Nous tenons à remercier en premier lieu « Allah » le tout puissant de nous avoir donné la santé, le courage et la volonté pour préparer ce mémoire. Nous tenons à présenter nos sincères remerciements à notre encadreur Mr Benyahia Azzedine, pour sa disponibilité, son écoute et ses conseils qui nous ont aidés tout au long de notre travail. Nos remerciements s’adressent aussi aux membres du jury qui ont accepté d’évaluer ce mémoire. Et tous ceux que l’on n’a pas cité Merci à vous. Remerciements Je dédie ce modeste travail à : Ma merveilleuse et tendre mère, mon honorable et affectueux père Mes adorables sœurs Ibtissam, Omaima, Khadidja, mes chers frères Abd elhak et Zino, Mon ange Nour Ma chère grand-mère et mon cher grand-père Mes tantes, oncles, cousins et cousines Mes amis Chaima, Chahra, Hassna, Souheyr Et tous ceux qui de près ou de loin ont contribué à la réalisation de ce travail Er-romeyssa Dédicace Je dédie ce travail A ma chère mère et mon adorable père, qui sont la joie de ma vie et qui me procurent tant de soutien, d’amour et d’affection ; ma moindre réussite est le fruit de leur sacrifice, dévouement et persévérance ; je leurs dédie ce travail en signe d’une sincère reconnaissance et d’une gratitude éternelle. Je dédie ce travail également à mes chères frères et sœurs : Badreddine, Nasserallah, Ahmed Islam, bouthyna, Imane et Wissal pour leurs encouragements et soutiens. Sans oublier à tous mes amis qui j'ai passé les plus beaux moments avec eux. Hesna Dédicace J’adresse mon vif remerciement à : Mes chère parents pour l’affection et le soutien morale durant mes années d’études et pour l’éducation qu’ils m’ont prodigué. A tout ma famille pour l’amour et le respect qu’ils m’ont toujours accordé. Je n’oublierai pas d’associer dans mes remerciements mes collègues, les plus chers, et en particulier Er_romaissa, Hesna, Chahra, Omaima pour leur aide. A toute personne m’a aide à franchir un horizon dans ma vie à tous ceux que j’aime. Souheyr Dédicace ملخص هدف ت هذه المذكرة إلى التعرف على الطرق المستخدمة في معالجة األلياف النباتية من أجل ا ستغاللها في تصنني المناا المركبة ذات الخصائص الفيزيائية والميكانيكية الجيد ة. اعتمدنا في هذا العمل على تجارب مختلفة لمجماعة من الباحثين الذين قاماا بدراسة تأثير الم عالجة الكيميائية با لصا ا علنى األلياف النباتية من أجل تطاير وتاصيف ماا مركبة جديدة تعتمد على الباليستر غير المشنب مقنااة بنشنارة الخشن .حنل و مشكلة عدم التاافق في واجهة ألياف نشارة الخش /الباليستر غير المشب بااسنطة هنذه المعالجنة منن أجنل الحصنا علنى ماا مركبة ات ذ أ اء ميكانيكي عالي. الكلمات المفتاحية: الماا المركبة ، نشارة الخش ، باليستر غير مشب ، الخصائص الميكانيكية. Résumé Cette mémoire est pour but d’identifier les méthodes utilisées dans le traitement des fibres végétales afin d’exploiter ces dernières dans la fabrication de matériaux composites avec de bonnes caractéristiques physiques et mécaniques. Dans ce travail, nous nous sommes appuyés sur différentes expériences d’un groupe de chercheurs qui ont été étudié l’effet du traitement chimique de soude (NaOH) sur la fibre afin de développer et de caractériser de nouveau matériau composite à base de polyester insaturé renforcé par la sciure de bois et de résoudre le problème de l’incompatibilité dans l’interface de la sciure de bois /polyester insaturé. Pour afin d'obtenir des matériaux composites à haut rendement mécanique. Mots Clés: Matériaux composites, la sciure de bois, polyester insaturé, comportement mécanique. Abstract The purpose of this brief is to identify the methods used in the processing of plant fibers in order to exploit them in the manufacture of composite materials with good physical and mechanical characteristics. In this work, we relied on different experiments of a group of researchers who have studied the effect of the chemical treatment of soda (NaOH) on the fiber in order to develop and characterize new composite material based on unsaturated polyester reinforced by sawdust and solve the problem of incompatibility in the interface of sawdust / unsaturated polyester. For in order to obtain composite materials with high mechanical performance. Key words: Composite materials, sawdust, unsaturated polyester, mechanical behavior. Remerciements Dédicace Résumé Sommaire Liste des figures Liste des tableaux Liste des abréviations Liste des symboles Introduction générale………………………………………………………………...………1 Chapitre I Généralités sur les fibres végétales I.1 Définition de la fibre végétale ……………………………………………………….….5 I.2 Classification des fibres végétales ……………………………………………………...5 I.3 Morphologie de la fibre végétale ………………………...……………………………..6 I.4 Structure de la fibre végétale ………………………………….……………………......7 I.5 Composition chimique de la fibre végétale ……………………….…………………....8 I.5.1 Cellulose ………………………………………………………….……………..….....9 I.5.2 Hémicellulose ……………………………………………………….……………….10 I.5.3 Pectines …………………………………………………………………….………...10 I.5.4 Lignine …………………………………………………………………………….…11 I.5.5 Cires ………………………………………………………………………...…....…..12 I.5.6 Extractibles …………………………………………………………………….…….12 I.6 Applications des fibres végétales…………………………………………………….....12 I.7 Les avantages et les inconvénients des fibres végétales……………………………..…13 I.8 Méthodes de modification de la surface des fibres végétales ……………………........14 I.8.1 Le traitement chimique des fibres végétales ………………………………………...14 I.8.1.1 Traitement alcalin ………….………………………………………………………...14 I.8.1.2 Traitement par le permanganate …………………………………………………......16 I.8.1.3 Traitement par le silane ……………………………………………………………...17 I.8.1.4 Traitement par l’acétylation ….……………………………………………………... 17 Références ………………………………………………………………...……………..…..19 Chapitre II Les matériaux composites II.1 Définition des matériaux composites …………………………………………………. 24 II.2 Constituants des matériaux composites …………………………………………….....24 II.2.1 La matrice ……………………………………………………………………………25 II.2.1.1 Matrices organiques ………………………………………………………………...25 II.2.1.1.1 Les résines thermoplastiques (TP) ………………………………………………..26 II.2.1.1.2 Les résines thermostables (TS) …………………………………………………...26 II.2.1.1.3 Les résines thermodurcissables (TD) ..……………………..…….……………...26 II.2.1.1.3.1 Les résines époxydes …………………………………………………………..26 II.2.1.1.3.2 Les résines de condensation ……………………………………………………27 II.2.1.1.3.3 Les résines polyesters insaturés …………………………………………….....27 II.2.1.2 Matrices minérales ………………………………………………..…………….....28 II.2.2 Renforts ……………………………………………………………………………..28 II.2.2.1 Différents types de renforts ……………………………………………………….29 II.2.3 Les charges …………………………………………………………………….…....30 II.2.4 Les additifs …………………………………………………………………….…....30 II.3 Préparation d’une résine polyester insaturé ……………………………………………31 II.3.1 Polymérisation de la résine polyester insaturé…………………………………….....31 II.3.1.1 Additifs ………………………………...……………………………………….....31 II.3.1.2 Mécanisme de polymérisation ……………………………………………….....…32 II.4 Classification des matériaux composites …………………………………..……..…..33 II.4.1 Classification suivant la forme des constituants ………………………………....…33 II.4.1.1 Composites à fibres …………………………………………………….…..........33 II.4.1.2 Composites à particules…………………………………………………………...33 II.4.2 Classification suivant la nature de la matrice………………………………...….......34 II.4.2.1 Composites à matrice organique (polymérique)………………………………...…34 II.4.2.2 Composites à matrice métallique……………………………………………….….34 II.4.2.3 Composites à matrice céramique………………………………………………..…34 II.5 Caractéristiques générales des matériaux composites…………………………….….35 II.6. Paramètres affectant les propriétés des matériaux composites renforcés par des fibres végétales ……………………………………………………………………………….….35 II.6.1 La taille des fibres……………………………………………………………..…....35 II.6.2 L’orientation des fibres…………………………………………………………..…35 II.6.3 Les différents traitements chimiques…………………………………….………....36 II.7 Domaine d'utilisation des matériaux composites………………………….……..…..37 II.8 Avantages et inconvénients des matériaux composites……………………..…..…...37 Références……………………………………………………………………………......38 Chapitre III Matériels et méthodes III.1 Essai d’absorption d’eau ……………………………………………………..….…44 III.2 Les essais mécaniques……………………………………………………………….44 III.2.1 Essai de traction…………………………………………………………………...44 III.2.2 Essai de flexion……………………………………………………………………47 III.2.3 Essai de la dureté…………………………………………………………...….......49 III.2.4 Essai de compression………………………………………………………….…..50 III.2.5 Mesure de l'impact………………………………………………………………..50 III.3 Essais thermiques…………………………………………………………………...51 III.3.1 La conductivité thermique………………………………………………....….…..51 Références…………………………………………………………………………….….53 Chapitre IV Préparation des matériaux composites à base de la sciure de bois IV.1 Fabrication et propriétés physiques et mécaniques d’un composite à base de matrice thermodurcissable (polyester insaturé) renforcé par la sciure d'agba……………….......56 IV.1.1 Fabrication de la composite …………………………………………...……….. 56 IV.1.2 Résultats et discussions……………………………………………………..........57 IV.2 Traitements thermiques et chimiques pour les composites sciures / UP…………..58 IV.2.1 Préparations des composites ……………………………………………………..58 IV.2.2 Résultats et discussions……………………………………………….……......…59 IV.3 Effet du traitement chimique sur les propriétés physiques et mécaniques d’un composite à base de matrice thermodurcissable (polyester insaturé) renforcé par la sciure de bois ……………………………………………………………………………..…....60 IV.3.1 Préparations des composites .……………………………………………………60 IV.3.2 Résultats et discussions…………………………………………………...……...60 IV.4 Effet du volume de sciure sur les propriétés physique et mécaniques du matériau composite………………………………………………………………………...............61 IV.4.1 Préparations des composites ……………………………………………………..61 IV.4.2 Résultats et discussions………………………………………………………..…62 I.5 Etude de certaines propriétés mécaniques des composites sciure-polyester traités……………………………………………….……………...……………………62 IV.5.1 Préparations des composites ……………………………………………….…..63 IV.5.2 Résultats et discussions……………………………………...…………….……63 Références ………………………………………………………………………..….....65 Conclusion générale ……………………………………………………………...….....66 Liste des figures Figure. I.1.Classification des fibres végétales selon l'origine…………………………... 6 Figure. I.2.Structure d’une fibre végétale au sein d’un faisceau ……………………….. 7 Figure. I.3.Structure de fibre végétale ………………………………………………… 8 Figure. I.4.Schéma de molécules de cellulose, avec ses liaisons hydrogène ………… 9 Figure. I.5.Structure d’un type de xyloglucane ………………………………………… 10 Figure. I.6.Exemple de structure d’une chaine de pectine (acide polygalacturonique) ... 11 Figure. I.7.Principales unités glucidiques constituant des pectines ……………………. 11 Figure .I.8.Représentation des trois unités composant de la lignine …………………… 12 Figure. II.1.Représentation schématique d'un matériau composite …………………………….. 24 Figure. II.2.Différentes types de matrices ………………………………………………………………………………. 25 Figure. II.3. Différents types de renforts ………………………………………………. 29 Figure. II.4.Réseau tridimensionnel d’une résine polyester insaturée ……………………………… 33 Figure. II.5.Classification des matériaux composites suivant la forme des constituants. 34 Figure. III.1.Machine de traction INSTRON 6959 ………………………………………………………… 46 Figure. III.2.Principe de l’essai de flexion 3 points …………………………………………………………. 48 Figure. III.3.Essai de flexion sur machine de flexion de type Zwick …………………………….. 48 Figure .III.4.Duromètre universel ………………………………………………………………………………………. 49 Figure .III.5.Essai de compression …………………………………………………………………………………….. 50 Figure. III.6. Dispositif d'essai d'impact IZOD ………………………………………… 51 Figure. III.7.Dispositif expérimental utilisé pour la mesure de la conductivité thermique … 52 Figure. IV .1. Préparation uploads/Geographie/ memoire-master-2-f-b-b.pdf