A Study of Nanoclay Reinforcement of Biocomposites Made by Liquid Composite Molding

Liquid composite molding (LCM) processes are widely used to manufacture composite parts for the automotive industry. An appropriate selection of the materials and proper optimization of the manufacturing parameters are keys to produce parts with improved mechanical properties. This paper reports on a study of biobased composites reinforced with nanoclay particles. A soy-based unsaturated polyester resin was used as synthetic matrix, and glass and flax fiber fabrics were used as reinforcement. This paper aims to improve mechanical and flammability properties of reinforced composites by introducing nanoclay particles in the unsaturated polyester resin. Four different mixing techniques were investigated to improve the dispersion of nanoclay particles in the bioresin in order to obtain intercalated or exfoliated structures. An experimental study was carried out to define the adequate parameter combinations between vacuum pressure, filling time, and resin viscosity. Two manufacturing methods were investigated and compared: RTM and SCRIMP. Mechanical properties, such as flexural modulus and ultimate strength, were evaluated and compared for conventional glass fiber composites (GFC) and flax fiber biocomposites (GFBiores-C). Finally, smoke density analysis was performed to demonstrate the effects and advantages of using an environment-friendly resin combined with nanoclay particles

Optimization of Alumina Slurry for Oxide-Oxide Ceramic Composites Manufactured by Injection Molding

This paper focuses on the rheological study of an alumina suspension intended for the manufacturing of oxide-oxide composites by flexible injection. Given the production constraints, it is required to have stable suspension with low viscosity and a Newtonian behavior. This is achieved with a concentration of nitric acid between 0.08 wt% and 0.2 wt% and amount of 3 wt% of PVA binder. The maximum loading of the suspension of 47 vol% suggests that there is no structure development within the suspension with optimized concentration of acid and PVA

A Comparative Study of Dispersion Techniques for Nanocomposite Made with Nanoclays and an Unsaturated Polyester Resin

Over the last few years, polymer/clay nanocomposites have been an area of intensive research due to their capacity to improve the properties of the polymer resin. These nanocharged polymers exhibit a complex rheological behavior due to their dispersed structure in the matrix. Thus, to gain fundamental understanding of nanocomposite dispersion, characterization of their internal structure and their rheological behavior is crucial. Such understanding is also key to determine the manufacturing conditions to produce these nanomaterials by liquid composite molding (LCM) process. This paper investigates the mix of nanoclays particles in an unsaturated polyester resin using three different dispersion techniques: manual mixing, sonication, and high shear mixing (HSM). This paper shows that the mixing method has a significant effect on the sample morphology. Rheology, scanning electron microscopy (SEM), and differential scanning calorimetry (DSC) characterization techniques were used to analyze the blends morphology and evaluate the nanoclays stacks/polymer matrix interaction. Several phenomena, such as shear thinning and premature polymer gelification, were notably observed

Optimisation et valorisation du noir de carbone de la pyrolyse des pneus usés dans un composite polymère pour une application en climat tropical

RÉSUMÉ: La quantité de pneumatiques usés dans le monde est une situation très préoccupante avec chaque année plus d’un milliard de pneus mis au rebus. Si une partie de ces pneus est recyclée ou valorisée dans les pays industrialisés, des millions sont également stockés en décharge, ce qui crée des catastrophes environnementales. Cette étude s’inscrit dans l’enjeu mondial du recyclage des pneumatiques et le besoin de produire de nouveaux matériaux écoresponsables. Elle consiste à valoriser le noir de carbone récupéré des pneus usés; un pneumatique en contenant 25-30 % massique. Ce noir de carbone est récupéré par la pyrolyse des pneumatiques, un processus de décomposition autothermique, sans effluents et générant une empreinte carbone négligeable. Le noir de carbone valorisé par pyrolyse peut alors servir de charge dans les polymères pour des applications extérieures; le noir de carbone étant un matériau couramment utilisé dans la protection UV des polymères. Ce projet de thèse a pour objectif d’optimiser le noir de carbone de pyrolyse et de réaliser un composite polymère de qualité commerciale pour une application en climat tropical. L’objectif environnemental est que le noir de carbone d’origine fossile soit remplacé par du noir de pyrolyse recyclé d’un déchet, favorisant ainsi une circularité économique. Dans cette étude, le noir de carbone a été recyclé des pneus avec le procédé de pyrolyse sous vide du partenaire industriel Pyrovac Inc. Ce noir de carbone présente une qualité de particules récupérées avec des propriétés similaires à celles du noir commercial en termes de porosité et d’activité de surface. La matrice polymère utilisée dans cette étude est un polyéthylène haute densité (HDPE), un thermoplastique très utilisé dans l’industrie et recyclable. Le noir de carbone de pyrolyse a été amélioré par des processus physiques et chimiques : les agglomérats ont été réduits par broyage et une fonctionnalisation de surface par voie gazeuse a permis de favoriser les interactions particules-polymère. Des études de vieillissement accéléré avec exposition UV ont été réalisées. La fabrication additive a également été explorée comme une voie alternative à l’extrusion thermoplastique. ABSTRACT: The quantity of end-of-life tires generated worldwide every year is dramatic. More than a billion tires are thrown away every year and even if recycling and recovery are performed in developed nations, millions are still dumped in landfills leading to environmental disasters. This study is part of the global issue of tire recycling and the need to produce new eco-responsible materials. The carbon black contained in tires (25-30 % weight) is recovered by waste tire pyrolysis. This process is thermo-sufficient, eco-friendly, has no effluent and a low carbon footprint. The pyrolytic carbon black can be used as a filler in polymers for outdoor applications; carbon black is known to be a strong UV protector. This PhD thesis aims to optimize the pyrolytic carbon black to produce a commercial grade plastic composite for outdoor application in tropical climate. The environmental objective is to replace the carbon black of fossil origin by pyrolytic carbon black ultimately. This would promote a product recovered from a waste favoring the circular economy. In this study, the vacuum pyrolysis process from Pyrovac Inc. was used, their recovered carbon black exhibiting particle quality close to commercial black. The polymer matrix is a high density polyethylene (HDPE), a thermoplastic commonly used in industry. The choice of a thermoplastic matrix makes it possible to remain at the level of a recyclable material. Physical and chemical processes were used to improve the pyrolytic carbon black quality. Agglomerates were reduced by grinding and particle-polymer interactions were promoted by mild-air surface functionalization. UV accelerating aging studies were carrying out. Additive manufacturing has also been explored as an alternative route to thermoplastic extrusion

Caractérisation en rhéologie d'une pâte à souder électronique pour une application en sérigraphie

Nature des forces dans les suspensions -- Modèles rhéologiques décrivant le comportement des suspensions -- Propriétés des particules et phénomènes propres aux suspensions -- La pâte à souder électronique -- Matériaux utilisés -- Préparation du flux et de la pâte à souder -- Rhéomètres et géométries utilisés -- Description des mesures faites en rhéologie -- Détermination du pré-cisaillement -- Temps de stabilisation des points de mesure -- Comparaison entre la coupe lisse et la coupe striée -- Comparaison entre les lots et entre les échantillons d'un même lot -- Définition du domaine de viscoélasticité linéaire -- Choix de la géométrie pour le polybutène (PB) et le PB + poudre -- Vérification du glissement apparent pour le PB + poudre -- La sédimentation -- Caractérisation en rhéologie d'une pâte à souder électronique pour une application en sérigraphie -- Rheological characterization of a solder paste for surface mount application