Etude des effets des différentes charges sur le comportement mécanique du polypropylène

Abstract

L'utilisation de composites en polypropylène dans divers domaines industriels s'est considérablement développée ces dernières années. Nombreuses sont les recherches qui ont été menées pour caractériser les performances du polypropylène et de ses composites. Cependant, les effets du vieillissement sur le comportement à long terme de ce thermoplastique ne sont pas bien compris. L'objectif de cette thèse est d'analyser les conséquences de la dégradation thermique sur les propriétés thermiques et mécaniques de trois matériaux distincts : le polypropylène vierge (PP), le polypropylène vierge + talc (PP/talc) et le polypropylène vierge + noir de carbone (PP/CB) micro-composites. Les échantillons de ces matériaux ont été exposés dans une étuve à une température de 50°C pendant 7 jours. Cette température a été choisie parce que des recherches antérieures ont montré que le PP analysé perd complètement ses propriétés mécaniques et devient inutilisable à 60°C. Un ensemble de tests et d'analyses à savoir l'analyse thermogravimétrique (TGA), l'analyse calorimétrique à balayage différentiel (DSC), l'analyse mécanique dynamique (DMA) et les essais de microdureté et de traction, ont été réalisés, avant et après le vieillissement thermique. Les résultats obtenus indiquent que le renforcement du polypropylène avec des particules inérales améliore généralement ses propriétés thermiques et mécaniques. Après vieillissement, la température de dégradation du PP augmente de 3% lorsqu’il est dopé de 4% de talc. Alors que cette augmentation est de l'ordre de 0,2 % lorsque 4 % de noir de carbone est ajouté. Ces particules atténuent les effets négatifs du vieillissement thermique sur diverses propriétés, à l'exception de la micro-dureté, pour laquelle des valeurs plus élevées ont été observées pour le polypropylène pur après le vieillissement thermique. Les résultats montrent que l'ajout de particules de talc ou de noir de carbone améliore la stabilité thermique, la cristallinité et les propriétés mécaniques du polypropylène. En outre, cet ajout réduit les effets négatifs du vieillissement thermique sur les propriétés mécaniques et thermiques du PP. La baisse du module de conservation après vieillissement est de l'ordre de 14% pour le polypropylène pur, 11% pour le composite PP/CB et de 8 % pour le composite PP/talc.