Impact du traitement chimique sur les caractéristiques structurales, mécaniques, thermiques et morphologiques des composites polymères semi-cristallins à base de courge éponge (Luffa Aegyptiaca). - ABDERRAOUF , Seddik (Université Sétif 1 - Ferhat ABBAS , Institut des Sciences et Techniques des Matériaux, 2026)
This thesis investigates the development of polyolefin-based biocomposites (PP and HDPE) reinforced with natural Luffa fibers and alumina (Al₂O₃) fillers, enhanced through chemical surface modifications to improve interfacial bonding. Luffa fibers were treated with NaOH and stearic acid, while alumina was coated with stearate to increase compatibility with the polymer matrices. FTIR, SEM, XRD, DSC, TGA and DMA analyses revealed improved filler dispersion, stronger fiber–matrix adhesion, and in some cases increased crystallinity. The PP/T-SA-[Al+Luffa]-2% composite exhibited the best performance, with an impact strength of 37.46 kJ/m², a melting temperature of 166.66 °C, and a maximum thermal stability of 450 °C. For HDPE, the combination of alkaline treatment and PE-g-MA compatibilizer improved tensile strength (14 → 16 MPa), impact resistance (70 → 89 kJ/m²), and drastically reduced water absorption (0.002%). These findings confirm the synergistic effect of dual reinforcement and surface modification, positioning these lightweight and durable biocomposites as promising candidates for automotive interiors, heat-resistant packaging, and long-lasting construction components.
Cette thèse explore le développement de biocomposites à matrices polyoléfiniques semi-cristallines (PP et PEHD) renforcés par des fibres naturelles de Luffa et des charges minérales d’alumine (Al₂O₃), combinées à des traitements chimiques destinés à améliorer l’adhésion interfaciale. Les fibres ont été modifiées par NaOH et acide stéarique, tandis que l’alumine a été fonctionnalisée au stéarate afin d’optimiser leur compatibilité avec les matrices polymères. Les analyses FTIR, SEM, XRD, DSC, TGA et DMA ont révélé une dispersion plus homogène des renforts, une interfacialité nettement améliorée et, dans certains cas, une augmentation de la cristallinité. Le composite PP/T-SA-[Al+Luffa]-2 % a présenté les performances les plus élevées, avec une résistance à l’impact de 37,46 kJ/m², une température de fusion de 166,66 °C et une stabilité thermique maximale de 450 °C. Pour le PEHD, la combinaison du traitement alcalin et du compatibilisant PE-g-MA a permis d’améliorer la résistance mécanique (de 14 à 16 MPa), l’impact (de 70 à 89 kJ/m²) et de réduire fortement l’absorption d’eau (0,002 %). Ces résultats démontrent l’effet synergique des modifications de surface et positionnent ces biocomposites comme des matériaux légers, durables et économiquement viables pour des applications industrielles telles que les intérieurs automobiles, les emballages résistants à la chaleur et les composants de construction durables.
Keywords: Composites de polypropylène; fibres de luffa; alumine; acide stéarique; amélioration des propriétés thermiques et mécaniques