Développement de matériaux à base de fibres naturelles pour des applications dans le bâtiment

Résumé

La fibre de jute recyclé est proposée pour produire une structure textile de renfort pour les matériaux composites pour application dans le bâtiment en combinaison avec une matrice polymère. Cette fibre est issue de la biomasse. Elle est donc hydrophile et ne résiste pas aux attaques fongiques. Ceci limite son utilisation pour la mise en œuvre de matériaux durables, tels que ceux faits avec des fibres synthétiques. Des traitements de surface ont donc été développés pour améliorer le caractère hydrophobe de la fibre de jute. Des efforts ont également porté sur l’amélioration de sa tenue au feu. Dans le but de conserver l’aspect vert du non-tissé de jute, le choix a porté sur des traitements non toxiques. Ces traitements incluent l’utilisation d’acides gras, de nanoparticules de ZnO et de TiO2 et de retardateurs au feu à base de phosphore et d’azote. L’évaluation de ces traitements a été réalisée par la mesure du TR (temps à partir duquel une goutte d’eau change de forme) et du WCA (angle de contact formé par une goutte d’eau déposée sur le textile) pour le traitement hydrophobe, et par un test d’inflammabilité pour le traitement ignifuge. Le traitement direct aux acides gras a légèrement amélioré l’hydrophobicité du non-tissé indépendamment du mode de thermoliage employé. Le degré d’hydrophobicité obtenu à l’issue d’une étude d’optimisation par plans d’expériences était comparable à celui du non-tissé synthétique de référence en termes de WCA, mais restait largement inférieur en termes de TR. Trois procédés ont été expérimentés pour créer une rugosité nanométrique à base de ZnO sur la surface de la fibre de jute et augmenter son hydrophobicité après traitement aux acides gras. Un procédé implique la synthèse des particules de ZnO avec un liant. Un deuxième requiert une étape de germination et de croissance appliquée par sonication. Le troisième est un procédé hydrothermal. Les paramètres géométriques des nanotiges de ZnO, formées par le procédé hydrothermal, ont été déterminés à l’aide d’un modèle basé sur les données fournies par la TGA, le MEB et le MCBL. Alternativement, la synthèse de particules de TiO2 sur la surface des fibres de jute a été réalisée par voie sol-gel selon deux techniques. La première technique ne comporte qu’une seule étape. La deuxième comporte deux étapes et requiert l’utilisation d’acide. Le revêtement du non-tissé du jute par le TiO2 a permis d’augmenter son affinité pour les acides gras. Ceci s’est traduit par une élévation de son hydrophobicité en termes de TR. Une analyse a été faite du comportement du non-tissé du jute lors du vieillissement thermique et aux UV. L’ajout de 4% de TiO2 dans une solution du MDPA appliquée avant le traitement hydrophobe au TiO2/AS a rendu le non-tissé du jute ignifuge et moyennement hydrophobe. Une réduction d’environ 50% des performances mécaniques a été observée. Ces travaux ont permis le développement d’une série de traitements hydrophobes et/ou ignifuges pour des non-tissés à base de fibre de jute recyclée. Ils offrent un éventail de choix disponibles selon les exigences des applications.

Date	21 févr. 2017
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Martine Dubé (Directeur(-trice)) & Éric David (Codirecteur(-trice))