Le principal objectif du projet de recherche est d'analyser la performance du polybutadiène liquide de faible masse moléculaire comme modifiant au choc, dans les composites de polyéthylène linéaire de basse densité (PELBD) renforcés par des fibres de cellulose. Notre travail se distingue également par l'utilisation de peroxyde de dicumyle (PDC) avec le polybutadiène liquide. Les polybutadiènes utilisés ont été le polybutadiène liquide sans groupement terminal réactif (PBL), le polybutadiène avec groupement hydroxyle terminal (PBHT), le polybutadiène avec groupement isocyanate terminal (PBIT) et le polybutadiène avec groupement carboxylique de fonctionnalité moyenne égale à 1,9 (PBCTI) et 2,7 (PBCT2).

Dans une première étape, on a étudié l'influence de la concentration de la cellulose, du polybutadiène, et du PDC sur les propriétés mécaniques des composites. La stratégie sélectionnée pour l'optimisation de la résistance au choc, du module de Young, de la contrainte au seuil d'écoulement et de la ténacité comporte un plan expérimental de type CCD (17 expériences par polybutadiène). Chaque propriété a également été évaluée par comparaison avec les données des composites de référence, soit PELBD/C et PELBD/C/PDC. Des équations théoriques ont été comparées aux données expérimentales.

En comparant les propriétés mécaniques par rapport aux polybutadiènes utilisés, on a divisé les composites en deux groupes majeurs :  le groupe nommé alpha, composé par le PBL et le PBHT; et le groupe nommé ß formé par le PBCT1, le PBCT2 et le PBIT. Les résultats montrent que le groupe alpha est plus performant lorsque le PDC est absent, par contre le groupe ß présente de meilleurs résultats avec PDC. En vérifiant la réactivité des polybutadiènes en présence de PDC, on a constaté que le premier groupe avait une faible réactivité, tandis que le second réagissait fortement, surtout pour les polybutadiènes avec groupement carboxyle.

Dans une deuxième étape, on a choisi le PBL et le PBCT1 comme représentants de chaque groupe pour comparer les comportements des mélanges avec ceux des composites. On a effectué une analyse des réactions chimiques entre les composants à l'aide d'un rhéomètre de couple et des analyses morphologiques des mélanges et des composites. On a constaté que le PBCT1 a été capable de réticulation et de former une autre phase sous forme de particules dispersées dans les composites. Par contre, le PBL reste à l'état liquide dans le composite.

Finalement, on a fait une comparaison entre les mécanismes de ténacité auxquels fait référence la littérature et la morphologie et les propriétés mécaniques observées pour ces deux groupes de composites par notre étude, On a conclu que les polybutadiènes du groupe alpha sont de vrais agents modifiants au choc, tandis que les polybutadiènes du groupe ß se comportent plutôt comme des agents de couplage. Les polybutadiènes du groupe alpha forment une couche souple autour des fibres, qui permet la déformation plastique, tandis que la réticulation des polybutadiènes du groupe ß, et leur réaction avec les autres composants produisent une interphase rigide et adhésive entre la cellulose et la matrice.

12 novembre 2001