L'objectif de ces travaux de thèse consiste à étudier la faisabilité du remplacement des huiles issues des ressources fossiles par des huiles végétales dans des matrices polymères. La première partie étudie la diffusion des huiles dans les matrices EPDM et PVC, en confrontant le modèle théorique des paramètres de solubilités de Hansen à des tests de diffusions suivis par rhéologie. Les résultats ont été analysés afin de mettre en évidence les avantages et les faiblesses de ce type de modèle. Dans un second temps, nous avons formulé une matrice élastomère en utilisant des plastifiants à base d'huiles végétales et vérifié avec différents tests l'efficacité de ces plastifiants. Les résultats ont mis en évidence des problèmes d'incompatibilité entre la matrice EPDM et les huiles agrosourcées. Une méthode de modification in situ a donc été utilisée sur de l'huile de Tung afin de fixer l'huile végétale dans la matrice. Enfin dans une dernière partie nous avons apporté différentes propriétés de réticulations à l'huile de Tung. Nous avons développé deux systèmes de réticulations basés sur des molécules di-fonctionnelles, le 2-furanmethanethiol et le 3-mercaptopropyltriethoxysilane. Au cours d'un procédé continu de mélangeage, nous avons greffé le 2-furanmethanethiol sur la matrice et sur l'huile végétale grâce à une réaction thiol-ène et une réaction de Diels-Alder, ce qui nous a permis de réticuler le système. Nous avons également étudié une autre molécule capable de créer des noeuds siloxanes à partir de réactions d'hydrolyse-condensations de fonctions alkoxysilanes après greffage sur la matrice EPDM et sur l'huile par réaction thiolène. Les résultats obtenus ont montré des propriétés similaires à un système de réticulation classique avec du dicumyl peroxide (DCP) / The aim of the thesis is to study the feasibility of replacing the fossil oils by vegetable oils in polymer matrices.The first section discusses the diffusion of oil in EPDM and PVC matrices. This study was carried out by confronting the theoretical model of the Hansen solubility parameters to experiment rheology tests. The results were analyzed to highlight the strengths and weaknesses of this model.In second part, we used an elastomer formulation based on vegetable oils plasticizers. The effectiveness of these plasticizers has been verified using different tests. The results showed the problems of incompatibility between the EPDM matrix and the bio-based oils. In situ modification method was therefore used on Tung oil to fix the vegetable oil into the matrix.Finally, in a last part we studied different properties of the crosslinked material. We have developed two crosslinking systems based on di-functional molecules, the 2-furanmethanethiol and 3-mercaptopropyltriethoxysilane

Le polylactide (PLA) est un polymère à la fois biodégradable et biosourcé focalisant l'attention des chercheurs pour le remplacement des plastiques conventionnels. A la température ambiante, le PLA est fragile et nécessite d’être modifié par plastification physique afin d’augmenter sa ductilité, mais dans le même temps sa rigidité chute fortement. Une alternative à cette plastification physique est la plastification par extrusion réactive. L’extrusion réactive du PLA avec l’acrylate de poly(éthylène glycol) (acrylPEG) donne lieu à un PLA plastifié nommé pPLA. Cette thèse a pour objectifs l’identification de la structure du pPLA et l’étude de son évolution lors de transformations thermomécaniques d’étirage et de recyclage. La structure du pPLA a été analysée par une approche multi-échelles et multidisciplinaire. L’acrylPEG polymérisant et formant des inclusions, est partiellement greffé au PLA et partiellement libre. De plus, les réactions conduisent à une légère réticulation de la matrice. La présence de plastifiant conduit à un bon équilibre entre rigidité et ductilité. Les mécanismes de déformation du pPLA sous étirage ont montré que les mécanismes d’orientation moléculaire sont prépondérants par à l’endommagement, qui lui prédomine dans le PLA. L’analyse du recyclage thermomécanique du pPLA a mis en évidence une dégradation du matériau dépendant du type de procédé utilisé. L’utilisation de la compression à chaud est le procédé le plus défavorable, conduisant à une dégradation plus importante du pPLA par rapport au PLA. Ces travaux ont permis de développer des méthodologies de caractérisation permettant une meilleure identification structurale des biopolymères / Polylactide (PLA), a biodegradable and bio-based polymer, raised researchers’ attention to replace conventional plastics. At room temperature, PLA is brittle and requires physical plasticization that increases its ductility but at the same time drastically decreases its stiffness. As an alternative, plasticization by reactive extrusion was recently developed. The reactive extrusion of PLA with acrylated poly(ethylene glycol) (acrylPEG) as plasticizer yields a plasticized PLA named pPLA. This thesis aims at identifying the structure of this pPLA and studying its evolution engendered by thermomechanical transformations as drawing and recycling. First, pPLA’s structural features are analyzed by a multi-scale and multi-disciplinary approach. pPLA is characterized by partially grafted and partially free inclusions of the polymerized plasticizer and a slightly crosslinked PLA matrix. These plasticizer inclusions lead to a material with a good stiffness-ductility balance. Second, the deformation mechanisms of pPLA upon drawing indicate that chain orientation mechanisms are predominant compared to damage, the latter dominating deformation in PLA. Third, the thermomechanical recycling of pPLA shows that degradation is dependent on the type of processing step. Compression-molding is detrimental to pPLA inducing after recycling a higher degradation compared to PLA. This thesis releases new characterization methodologies enabling a better identification of biopolymer structural features

Dans le cadre d'un projet de recherche visant le développement d'une matrice alternative au PVC dans la fabrication de couvre-planchers, cette étude traite de la plastification de différentes matrices polymères chargées par le CaCO 3 . L'objectif global du projet, c'est-à-dire le remplacement du PVC dans la composition des couvre-planchers, est motivé par les effets néfastes de ce plastique sur la santé et 1'environnement. Dans l'introduction, le contexte social derrière l'utilisation du PVC, les travaux antérieurs du groupe de recherche, et la place qu'occupe cette étude dans l'objectif global du projet seront abordés. Ensuite, dans le CHAPITRE 1, un survol de la chimie des polymères et de la plastification sera fait. La première partie des résultats (CHAPITRE 3) traite de la plastification de composites à base d'ionomères poly(éthylène- co- acide méthacrylique), i- E/MAA. Ce type de polymère possède une morphologie complexe lui procurant d'excellentes propriétés mécaniques, mais une mise en oeuvre difficile. L'effet de différents plastifiants polymériques de la famille des polyglycols sur les propriétés rhéologiques et mécaniques des composites est discuté. Plus spécifiquement, le PEG, le PPG et les P(EG- co- PG) blocs/aléatoires ont été étudiés. L'effet de ces additifs sur le couple requis lors du mélange, sur l'adhésion, ainsi que sur le comportement mécanique du matériau lors d'une déformation dynamique et locale, ont été analysés. Les résultats sont traités en lien avec les propriétés physico-chimiques (polarité, cristallinité, T f , viscosité, structure) des plastifiants. Cette étude a permis d'identifier les facteurs critiques derrière la performance de cette famille de plastifiant dans ce type de matrice et d'établir une ligne directrice quant à la sélection d'une structure optimale. La seconde partie des résultats (CHAPITRE 4) porte sur le développement d'une nouvelle matrice à base d'un mélange binaire plastifié composé de PMMA et de i-E/MAA. Ce système alternatif est inspiré de la morphologie du PVC plastifié. En premier lieu, la plastification du PMMA par différents additifs commerciaux a été investiguée. Notamment, l'effet des plastifiants sur la température de transition vitreuse (T g ) du PMMA et sur les propriétés mécaniques du composite ont été analysés. Les résultats sont comparés avec la miscibilité prédite à partir de paramètres de solubilité (?) calculés par modélisation atomistique et trouvés dans la littérature. En se basant sur ces résultats, un plastifiant vert issu de ressources renouvelables a été retenu. Dans un deuxième temps, le renforcement du PMMA plastifié par les i-E/MAA a été étudié. L'effet des i-E/MAA sur les propriétés mécaniques et sur le procédé de mélange du composite de PMMA plastifié ont été analysés. L'influence du plastifiant sur la cristallinité des i-E/MAA et la stabilité des agrégats ioniques, ainsi que la répartition de l'additif dans les différentes phases du mélange, ont été vérifiés afin d'expliquer les tendances obtenues. Cette étude a mené à la proposition de matrices alternatives pour la fabrication de couvre-planchers dont les résultats sont prometteurs, malgré certaines propriétés ne respectant pas les requis pour l'application visée. [symboles non conformes]

[pt] Este trabalho apresenta uma teoria de vigas para metais e ligas metálicas a altas temperaturas que leva em conta o endurecimento cinemático e isotrópico induzidos pela plastificação. Apesar da não linearidade das equações constitutivas consideradas, propõe-se uma técnica numérica extremamente simples de solução, válida para diferentes tipos de carregamentos. Desta forma, é possível se fazer a baixo custo uma avaliação das tensões atuantes e das deformações permanentes induzidas por carregamentos complexos, o que é um passo fundamental no estudo da integridade de certos equipamentos industriais. / [en] This work presents a theory of beams for metals and alloys at elevated temperature which takes into account the kinematic and isotropic hardening induced by plastic deformation. In spite of the strong non linearity of the constitutive equations, it is proposed a very simple numerical technique of solution which is valid is valid for any kind of loading. Consequently, the theory allows a low cost analysis of the stresses and strains in many structural elements used in industrial applications.

Ce mémoire traite de la populaire exposition montrant de véritables corps humains morts pouvant être vus en institutions muséales, soit Le monde du corps. Exposition anatomique de corps humains de Gunther von Hagens. Il a pour objectif de définir les visées et les procédés utilisés par celle-ci afin d'en stimuler son succès en mettant en exergue les confusions établies par le discours à sa défense et en relevant les thèmes inhérents à la sensibilité contemporaine qu'elle vient toucher. Se servant d'approches diversifiées, l'anthropologie et la sociologie en sont les principales alors qu'elles permettent de mettre en contexte le corpus des sculptures plastinées (selon la technique de plastination qui aurait été inventée par Gunther von Hagens). La réception des médias est examinée pour ensuite laisser place à l'étude du catalogue d'exposition, véritable outil promotionnel du projet. Le rapport actuel à la mort, dans la dynamique complexe qu'il entretient avec le cadavre, est discuté tout en relevant les croyances et les modes de défense créés par les sociétés pour faire face à sa violence. L'histoire des représentations du corps mort dans l'histoire de l'art occidental est réalisée afin d'y comparer le nouveau type de représentation du corps émis par l'exposition. Les liens construits avec la discipline artistique sont analysés pour rendre compte des stratégies déployées à travers eux pour favoriser la légitimité de l'exposition. Enfin, sa pertinence dans l'époque actuelle est constatée par l'analyse de thèmes propres aux sensibilités contemporaines tels que la nouveauté, la technique, la potentielle forme d'existence post mortem ainsi que les modèles corporels promus. La confusion suscitée semble voulue et permet de tirer bénéfices pour son succès. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Gunther von Hagens, Cadavre, Mort, Plastination.

Por vezes o comportamento vinculado a fadiga é a principal fonte de dúvidas em projetos de engenharia. Aqui, o crescimento de trincas por fadiga é analisado numericamente utilizando uma plataforma de elementos finitos, onde o problema da fratura é modelado de forma discreta através do uso de elementos coesivos de interface. Os casos estudados abordam estruturas que apresentam uma trinca inicial de tamanho conhecido que propaga por um caminho condicionado. Os problemas são restritos ao estado plano de deformações e sujeitos em sua grande maioria a abertura normal entre as superfícies da trinca. O processo de separação das interfaces da trinca é descrito pelo uso de dois modelos de zona coesiva irreversível. Os modelos possuem relações de tensão-separação que não seguem um caminho pré-definido, sendo dependentes da evolução do dano ligado as propriedades da zona coesiva. Inicialmente são mostradas respostas básicas uniaxiais para os elementos coesivos, que provam a existência de curvas S-N e que o acumulo de dano ocorre de forma não linear. Em seguida, analisa-se crescimento de trincas por fadiga em uma viga do tipo double cantilever beam, onde a estrutura observada é formada pela união de duas chapas metálicas através de um adesivo coesivo que direciona o crescimento da trinca Casos com carga de amplitude única são computados, resultando na representatividade da propagação por uma lei de Paris. Além disso, uma análise de fadiga transiente é realizada através de respostas geradas pela aplicação de sequências de carregamentos em blocos, que mostram a dependência entre o formato do bloco e a maneira a qual ocorre a propagação da trinca. Na sequência, observa-se o efeito escala no crescimento de trincas por fadiga em uma placa submetida a tração com comportamento quase-frágil. Obtém-se uma conexão entre a altura da placa e o formato da ruptura. Por fim, o efeito da plastificação sobre a propagação de trincas, incluindo a captura do efeito crack closure, é comprovado em uma estrutura multicamada que emprega uma malha refinada na ponta da trinca. Os resultados mostram que o modelo computacional implementado reproduz comportamentos semelhantes atingidos nos trabalhos de referência para os problemas analisados. / Sometimes fatigue-related behavior is the main source of doubt in engineering projects. Here, the fatigue crack growth is analyzed numerically using a finite element platform, where the fracture problem is discretely modeled through the use of cohesive interface elements. The cases studied deal with structures that present an initial crack of known size that propagates through a conditioned path. The problems are restricted to plane strain and are mostly subject to the normal opening between the surfaces of the crack. The process of separating the interfaces of the crack is described by the use of two models of irreversible cohesive zone. The models have stress-separation relationships that do not follow a predefined path, being dependent on the evolution of the damage linked to the properties of the cohesive zone. Initially basic uniaxial responses are shown for the cohesive elements, which prove the existence of S-N curves and that the accumulation of damage occurs non-linearly. Then, fatigue crack growth is analyzed in a double cantilever beam, where the observed structure is formed by the union of two metal plates through a cohesive adhesive that directs the growth of the crack Cases with single amplitude loading are computed, resulting in the representativeness of propagation by a Paris law. In addition, a transient fatigue analysis is performed through responses generated by the application of block loading sequences, which show the dependence between the block shape and the manner in which crack propagation occurs. In the sequence, the scale effect on the growth of fatigue cracks in a plate subjected to traction with quasi-fragile behavior is observed. A connection is obtained between the height of the plate and the rupture format. Finally, the plastification effect on crack propagation, including crack closure capture, is demonstrated in a multilayer structure that employs a refined mesh at the crack tip. The results show that the computational model implemented reproduces similar behaviors reached in the reference works for the analyzed problems.

Por vezes o comportamento vinculado a fadiga é a principal fonte de dúvidas em projetos de engenharia. Aqui, o crescimento de trincas por fadiga é analisado numericamente utilizando uma plataforma de elementos finitos, onde o problema da fratura é modelado de forma discreta através do uso de elementos coesivos de interface. Os casos estudados abordam estruturas que apresentam uma trinca inicial de tamanho conhecido que propaga por um caminho condicionado. Os problemas são restritos ao estado plano de deformações e sujeitos em sua grande maioria a abertura normal entre as superfícies da trinca. O processo de separação das interfaces da trinca é descrito pelo uso de dois modelos de zona coesiva irreversível. Os modelos possuem relações de tensão-separação que não seguem um caminho pré-definido, sendo dependentes da evolução do dano ligado as propriedades da zona coesiva. Inicialmente são mostradas respostas básicas uniaxiais para os elementos coesivos, que provam a existência de curvas S-N e que o acumulo de dano ocorre de forma não linear. Em seguida, analisa-se crescimento de trincas por fadiga em uma viga do tipo double cantilever beam, onde a estrutura observada é formada pela união de duas chapas metálicas através de um adesivo coesivo que direciona o crescimento da trinca Casos com carga de amplitude única são computados, resultando na representatividade da propagação por uma lei de Paris. Além disso, uma análise de fadiga transiente é realizada através de respostas geradas pela aplicação de sequências de carregamentos em blocos, que mostram a dependência entre o formato do bloco e a maneira a qual ocorre a propagação da trinca. Na sequência, observa-se o efeito escala no crescimento de trincas por fadiga em uma placa submetida a tração com comportamento quase-frágil. Obtém-se uma conexão entre a altura da placa e o formato da ruptura. Por fim, o efeito da plastificação sobre a propagação de trincas, incluindo a captura do efeito crack closure, é comprovado em uma estrutura multicamada que emprega uma malha refinada na ponta da trinca. Os resultados mostram que o modelo computacional implementado reproduz comportamentos semelhantes atingidos nos trabalhos de referência para os problemas analisados. / Sometimes fatigue-related behavior is the main source of doubt in engineering projects. Here, the fatigue crack growth is analyzed numerically using a finite element platform, where the fracture problem is discretely modeled through the use of cohesive interface elements. The cases studied deal with structures that present an initial crack of known size that propagates through a conditioned path. The problems are restricted to plane strain and are mostly subject to the normal opening between the surfaces of the crack. The process of separating the interfaces of the crack is described by the use of two models of irreversible cohesive zone. The models have stress-separation relationships that do not follow a predefined path, being dependent on the evolution of the damage linked to the properties of the cohesive zone. Initially basic uniaxial responses are shown for the cohesive elements, which prove the existence of S-N curves and that the accumulation of damage occurs non-linearly. Then, fatigue crack growth is analyzed in a double cantilever beam, where the observed structure is formed by the union of two metal plates through a cohesive adhesive that directs the growth of the crack Cases with single amplitude loading are computed, resulting in the representativeness of propagation by a Paris law. In addition, a transient fatigue analysis is performed through responses generated by the application of block loading sequences, which show the dependence between the block shape and the manner in which crack propagation occurs. In the sequence, the scale effect on the growth of fatigue cracks in a plate subjected to traction with quasi-fragile behavior is observed. A connection is obtained between the height of the plate and the rupture format. Finally, the plastification effect on crack propagation, including crack closure capture, is demonstrated in a multilayer structure that employs a refined mesh at the crack tip. The results show that the computational model implemented reproduces similar behaviors reached in the reference works for the analyzed problems.

Por vezes o comportamento vinculado a fadiga é a principal fonte de dúvidas em projetos de engenharia. Aqui, o crescimento de trincas por fadiga é analisado numericamente utilizando uma plataforma de elementos finitos, onde o problema da fratura é modelado de forma discreta através do uso de elementos coesivos de interface. Os casos estudados abordam estruturas que apresentam uma trinca inicial de tamanho conhecido que propaga por um caminho condicionado. Os problemas são restritos ao estado plano de deformações e sujeitos em sua grande maioria a abertura normal entre as superfícies da trinca. O processo de separação das interfaces da trinca é descrito pelo uso de dois modelos de zona coesiva irreversível. Os modelos possuem relações de tensão-separação que não seguem um caminho pré-definido, sendo dependentes da evolução do dano ligado as propriedades da zona coesiva. Inicialmente são mostradas respostas básicas uniaxiais para os elementos coesivos, que provam a existência de curvas S-N e que o acumulo de dano ocorre de forma não linear. Em seguida, analisa-se crescimento de trincas por fadiga em uma viga do tipo double cantilever beam, onde a estrutura observada é formada pela união de duas chapas metálicas através de um adesivo coesivo que direciona o crescimento da trinca Casos com carga de amplitude única são computados, resultando na representatividade da propagação por uma lei de Paris. Além disso, uma análise de fadiga transiente é realizada através de respostas geradas pela aplicação de sequências de carregamentos em blocos, que mostram a dependência entre o formato do bloco e a maneira a qual ocorre a propagação da trinca. Na sequência, observa-se o efeito escala no crescimento de trincas por fadiga em uma placa submetida a tração com comportamento quase-frágil. Obtém-se uma conexão entre a altura da placa e o formato da ruptura. Por fim, o efeito da plastificação sobre a propagação de trincas, incluindo a captura do efeito crack closure, é comprovado em uma estrutura multicamada que emprega uma malha refinada na ponta da trinca. Os resultados mostram que o modelo computacional implementado reproduz comportamentos semelhantes atingidos nos trabalhos de referência para os problemas analisados. / Sometimes fatigue-related behavior is the main source of doubt in engineering projects. Here, the fatigue crack growth is analyzed numerically using a finite element platform, where the fracture problem is discretely modeled through the use of cohesive interface elements. The cases studied deal with structures that present an initial crack of known size that propagates through a conditioned path. The problems are restricted to plane strain and are mostly subject to the normal opening between the surfaces of the crack. The process of separating the interfaces of the crack is described by the use of two models of irreversible cohesive zone. The models have stress-separation relationships that do not follow a predefined path, being dependent on the evolution of the damage linked to the properties of the cohesive zone. Initially basic uniaxial responses are shown for the cohesive elements, which prove the existence of S-N curves and that the accumulation of damage occurs non-linearly. Then, fatigue crack growth is analyzed in a double cantilever beam, where the observed structure is formed by the union of two metal plates through a cohesive adhesive that directs the growth of the crack Cases with single amplitude loading are computed, resulting in the representativeness of propagation by a Paris law. In addition, a transient fatigue analysis is performed through responses generated by the application of block loading sequences, which show the dependence between the block shape and the manner in which crack propagation occurs. In the sequence, the scale effect on the growth of fatigue cracks in a plate subjected to traction with quasi-fragile behavior is observed. A connection is obtained between the height of the plate and the rupture format. Finally, the plastification effect on crack propagation, including crack closure capture, is demonstrated in a multilayer structure that employs a refined mesh at the crack tip. The results show that the computational model implemented reproduces similar behaviors reached in the reference works for the analyzed problems.

La plastification par monovis, utilisée dans l'extrusion et le moulage par injection, est un moyen essentiel de transformer les thermoplastiques courants et techniques. Dans le moulage par injection, un niveau de fiabilité élevé est généralement atteint, ce qui rend ce processus parfaitement adapté à la production de masse. Néanmoins, des fluctuations de processus apparaissent, faisant du contr ôle de la qualité des pièces moulées un problème quotidien. Dans ce travail, une modélisation combinée de la plastification, du calcul du point de fonctionnement et de la dispersion laminaire est utilisée pour étudier la manière dont les fluctuations thermiques pourraient être générée et se propager le long de la vis et affecter l'homogénéité de la matière fondue à l'extrémité de la section de dosage. Pour ce faire, nous avons utilisé des modèles de plastification pour relier les modifications des paramètres de traitement aux modifications de la longueur de plastification. De plus, un modèle simple de calcul du débit est utilisé pour relier la gééométrie de la vis, la rhéologie du polymère et les paramètres de traitement afin d'obtenir une bonne estimation du débit massique. Par conséquent, nous avons constaté que le temps de séjour typique dans une seule vis est d'environ un dixième de l'échelle de temps de diffusion thermique. Ce temps de séjour est trop court pour que le coefficient de dispersion atteigne une valeur constante mais trop long pour pouvoir négliger la diffusion thermique radiale et recourir à une solution purement convective. Par conséquent, un problème de diffusion-convection complet doit être résolu avec un écoulement de base par déplacement relatif de paroi et par différence de pression. L'importance majeure des paramètres procédé sur la courbe de température moyenne mesurée au cours du temps à l'extrémité de la section de dosage de la vis est démontrée. Lorsque la contre-pression dans l'écoulement est élevée, la fluctuation de température est répartie de manière plus uniforme avec le temps, tandis qu'une chute de pression entraîne une courbe de rupture qui présente un pic de fluctuation plus important. Le logiciel commercial ANSYS Polyflow, appelé Computational Fluid Dynamics (CFD), a été utilisé pour vérifier le modèle. En outre, une analyse thermique et structurelle a été réalisée sur un cylindre de moulage par injection existant, comportant 3 blocs de verre optiques pour la visualisation, dans le but d'analyser l'effet des conditions de fonctionnement sur le facteur de sécurité des fenêtres en verre existantes. Cette analyse a été réalisée avec ANSYS Workbench (Mechanical), avec des problèmes de contact inclus. / Single-screw plastication, used in extrusion and in injection molding, is a major way of processing commodity thermoplastics. In injection molding, a high level of reliability is usually achieved that makes this process ideally suited to mass market production. Nonetheless, process fluctuations still appear that make molded part quality control an everyday issue. In this work, a combined modeling of plastication, throughput calculation, and laminar dispersion are used, to investigate how thermal fluctuations could generate and propagate along the screw length and affect the melt homogeneity at the end of the metering section. To do this, we used plastication models to relate changes in processing parameters to changes in the plastication length. Moreover, a simple model of throughput calculation is used to relate the screw geometry, the polymer rheology, and the processing parameters to get a good estimate of the mass flow rate. Hence, we found that the typical residence time in a single screw is around one-tenth of the thermal diffusion timescale. This residence time is too short for the dispersion coefficient to reach a steady state but too long to be able to neglect radial thermal diffusion and resort to a purely convective solution. Therefore, a full diffusion/convection problem has to be solved with a base flow described by the classic pressure and drag velocity field. The major importance of the processing parameters in the breakthrough curve of arbitrary temperature fluctuation at the end of the metering section of the injection molding screw is demonstrated. When the flow back-pressure is high, the temperature fluctuation is spread more evenly with time, whereas a pressure drop in the flow will results in a breakthrough curve which presents a larger peak of fluctuation. A commercial Computational Fluid Dynamics (CFD) software, ANSYS Polyflow, was used to verify the model. Moreover, a thermal and structural analysis has been performed on an existing injection molding barrel, featuring 3 optical glass blocks for visualization, with the aim of analyzing the effect of operating conditions on the safety factor of the existing glass windows. This analysis was performed using ANSYS Workbench (Mechanical), with contact problems included.

La cellulose, abondante et renouvelable, offre une alternative biosourcée intéressante pour remplacer les thermoplastiques pétrosourcés très présents dans la vie courante. Cependant, elle ne peut être utilisée dans les procédés de thermoformage de l’industrie de la plasturgie car sa température de fusion est supérieure à sa température de dégradation. Des dérivés comme l’acétate de cellulose montrent un caractère thermoplastique plus affirmé, avec des températures de transition vitreuse et de fusion plus basses que celles de la cellulose, mais nécessitent néanmoins l’usage de plastifiants externes pour être mis en forme. Ces plastifiants peuvent à terme migrer en dehors des matériaux, provoquant une dégradation des propriétés et des problèmes environnementaux si ces molécules sont dangereuses.Le travail présenté ici propose de remplacer la plastification externe par une plastification interne qui consiste à greffer les plastifiants sur les macromolécules, évitant ainsi toute migration. Pour cela, une modification en deux étapes de la cellulose a été imaginée : une oxydation au périodate pour augmenter la flexibilité du squelette cellulosique et introduire des groupements aldéhyde donnant lieu à la dialdéhyde cellulose (DAC), suivie d’un greffage des molécules plastifiantes sur ces aldéhydes.Une étude complète de l’oxydation de la cellulose au périodate a d’abord été réalisée en faisant varier de nombreux paramètres tels que la quantité d’oxydant, le temps de réaction ou la température. Elle a permis de préciser les conditions optimales de contrôle du degré d’oxydation (DO) qui est un paramètre clé dans la compréhension des relations structure-propriétés au sein des matériaux réalisés à partir de DAC. En particulier, une méthode de caractérisation fiable et précise du DO par résonance magnétique nucléaire du solide (13C CP-MAS RMN) a été développée et comparée aux méthodes de la littérature. Une réduction de la DAC a ensuite permis de générer des nanobâtonnets colloïdaux chevelus, non chargés mais stables en suspension aqueuse, qui ont été caractérisés par une combinaison de techniques (diffusion de rayonnement, microscopie électronique en transmission et turbidimétrie). Par ailleurs, le séchage de ces suspensions produit des films thermoplastiques avec une structuration nanocomposite de type cœur-écorce. Enfin, grâce à des réactions d’amination réductrice avec différentes amines, de nouveaux matériaux thermoplastiques ont été obtenus. Les propriétés ultrastructurales et thermomécaniques de ces différents matériaux ont été caractérisées par des méthodes telles que la RMN, l’analyse mécanique dynamique, la calorimétrie différentielle à balayage ou l’analyse thermogravimétrique (ATG). Ces résultats montrent que les matériaux issus de ces modifications possèdent une Tg inversement proportionnelle au DO, comprise entre 122 et 65 °C selon le DO et le type de modification. Notre stratégie est donc prometteuse pour la fabrication de matériaux thermoplastiques transformables élaborés à partir de cellulose. / Cellulose, an abundant and renewable polymer, offers an interesting biosourced alternative to replace petrosourced thermoplastics commonly used in our everyday life. However, cellulose cannot be used in industrial thermoforming processes since its melting temperature is higher than its degradation temperature. Derivatives such as cellulose acetate show glass transition and melting temperatures below the thermal decomposition but still require the addition of external plasticizers to be processable. These plasticizers can exude over time, making the materials brittle and causing environmental issues due to the release of potentially toxic molecules.The present work proposes to introduce internal plasticization of cellulose, by increasing both the flexibility of the chains and the free volume using a grafting strategy, thus preventing exudation. To achieve this goal, a two-steps strategy was followed: first, a periodate oxidation was performed to cleave the glucose ring and generate aldehyde groups, resulting in dialdehyde cellulose (DAC). Second, the highly reactive aldehyde groups were used to graft plasticizing agents.The periodate oxidation of cellulose was first studied by varying parameters such as the amount of oxidant, the reaction time or the temperature, in order to precisely map the reaction conditions leading to a controlled degree of oxidation. To characterize DAC samples, an accurate and reliable quantification method based on solid-state nuclear magnetic resonance (13C CP-MAS NMR) has been developed and compared to other methods from the literature. The reduction of DAC led to colloidally stable hairy neutral nanorods suspensions, which were characterized by a combination of structural investigation techniques (light and X-ray scattering, transmission electron microscopy and turbidimetry). Casting of the suspensions led to thermoplastic films with a core-shell nanocomposite structure. Reductive amination of DAC with different amines also led to thermoplastic materials. The thermo-mechanical properties of all these materials were studied by solid-state NMR, dynamic mechanical analysis, differential scanning calorimetry and thermogravimetric analysis. Results show that materials produced from this strategy have a Tg inversely proportional to DO, between 122 and 65 °C, depending on the DO and the modification. This strategy is promising for the synthesis of processable thermoplastic materials from cellulose.