Elaboration d'un matériau composite innovant à base de bois et de bio-polymère d'acide lactique

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Elaboration d’un matériau composite innovant à base de bois et de bio-polymère d’acide lactique

Marion Galhac-Noel

To cite this version:

Marion Galhac-Noel. Elaboration d’un matériau composite innovant à base de bois et de bio-polymère

d’acide lactique. Matériaux. Université Henri Poincaré - Nancy I, 2007. Français. �tel-00346544�

UNIVERSITÉ

HENRI POINCARÉ – NANCY 1 Ecole Nationale Supérieure des Technologies

et Industries du Bois

Laboratoire d'Études et de Recherche sur le Matériau Bois – UMR INRA/UHP 1093 École Doctorale RP2E

Discipline : Sciences du bois

THÈSE CIFRE portée par le CRITT Bois pour obtenir le grade de

DOCTEUR de l'UNIVERSITÉ HENRI POINCARÉ – NANCY 1

présentée par

Marion NOËL

Elaboration d’un matériau composite innovant à base de bois et de bio-polymère d’acide lactique

Soutenue publiquement le vendredi 13 Juillet 2007

Directeur et co-directeur de thèse

Daniel Masson : Professeur, Université Henri Poincaré - Nancy 1 – ENSTIB, France Eric Mougel : Maître de conférences, Université Henri Poincaré - Nancy 1 – ENSTIB, France

_________________________________________________________________________________

Rapporteurs

Bernard Kurek : Directeur de recherches, INRA, Reims, France (Président du Jury) Tatjana Stevanovic : Professeur, Faculté de foresterie et de géomatique, Québec, Canada Examinateurs

Eric Masson : Responsable R&D, Critt Bois, Epinal, France

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I. ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE _________________________________________ I-1 I.1. L E BOIS ____________________________________________________________ I-1

I.1.1. L’anatomie du bois _______________________________________________ I-1 I.1.1.1. Origine et fonctions____________________________________________ I-1 I.1.1.2. Structure de la paroi cellulaire ___________________________________ I-3 I.1.2. La composition chimique ___________________________________________ I-4

I.1.2.1. La cellulose __________________________________________________ I-4 I.1.2.2. Les hémicelluloses ____________________________________________ I-7 I.1.2.3. Les lignines __________________________________________________ I-8 I.1.2.4. Les extractibles _______________________________________________ I-9 I.1.3. Un matériau hydrophile et dégradable _______________________________ I-11

I.1.3.1. L’eau dans le bois ____________________________________________ I-11 I.1.3.2. Les agents de dégradation et traitements __________________________ I-13 I.1.3.3. La stabilisation ______________________________________________ I-15 I.1.4. Un composite naturel_____________________________________________ I-24

I.1.4.1. Modification des propriétés mécaniques __________________________ I-24 I.1.4.2. Défibrage___________________________________________________ I-26 I.1.4.3. Liquéfaction ________________________________________________ I-27 I.2. L’ ACIDE LACTIQUE ET SA POLYMERISATION _______________________________ I-29 I.2.1. L’acide lactique _________________________________________________ I-31

I.2.1.1. Synthèse chimique ___________________________________________ I-32 I.2.1.2. Synthèse par fermentation______________________________________ I-32 I.2.1.3. Propriétés et applications ______________________________________ I-33 I.2.2. La polymérisation de l’acide lactique ________________________________ I-34

I.2.2.1. Polycondensation directe ______________________________________ I-34 I.2.2.2. Polymérisation par ouverture de cycles ou ROP ____________________ I-35 I.2.2.3. Conditions de polymérisation ___________________________________ I-35 I.2.3. Le Poly Acide Lactique ou PLA _____________________________________ I-37

I.2.3.1. Propriétés __________________________________________________ I-37 I.2.3.2. Applications ________________________________________________ I-40 I.2.3.3. Marché – Potentiel ___________________________________________ I-41 I.3. L ES MATERIAUX COMPOSITES B OIS /PLA __________________________________ I-43 I.3.1. Renfort fibreux dans une matrice PLA________________________________ I-43

I.3.1.1. Fibres naturelles _____________________________________________ I-43

I.3.1.2. Micro-composites ____________________________________________ I-44

I.3.2. Renfort polymérique dans une matrice bois massif ______________________ I-45

I.4. B IBLIOGRAPHIE _____________________________________________________ I-46

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