Academic literature on the topic 'Mousses de polyuréthanes – Matériaux – Fatigue'

Invented in the 1930s, polyurethanes (PU) are a special group of polymeric materials. In France, only 3 kt of PU are recycled annually out of a production of 250 kt. The potential of recovery of this waste is therefore questioned and the agronomic way for the construction of fertile soils is considered. A study was conducted to evaluate the relevance of adding PU foam in a growing media (GM) for plantation, and to know if they can confer interesting characteristics for plant growth without any risk for the environment.The tested GMs were mixtures of compost (Material of Agronomic Interest from Water Treatment, NF U44-095), foams and arable topsoil. The foams used were derived from the core of PU mats. Four volume ratios of compost/foam mixtures were achieved. Topsoil was added at different volume ratios to constitute the final GMs (16 final GM).Ecotoxicological analyses show the safety of the tested GMs. Greenhouse trials over 54 days allowed to follow the development of ryegrass in GMs.Planting media with suitable agronomic potential for green roofs have been identified, based on the experimental results of the study, and will be tested on a larger scale. Inventé dans les années 1930, les polyuréthanes (PU) sont un groupe spécial de matériaux polymères. En France, seulement 3 kt de PU sont recyclés annuellement sur une production de 250 kt. Le potentiel de valorisation de ce déchet est donc questionné et la voie agronomique pour la construction de supports de cultures non alimentaire pourrait être envisagée. Une étude a été menée pour évaluer la pertinence d'apport de mousses PU dans un substrat de plantation, afin de savoir si elles peuvent lui conférer des caractéristiques physico-chimiques intéressantes pour la croissance végétale sans risque pour l'environnement. Les substrats testés sont des mélanges de compost (Matière d'Intérêt Agronomique issue du Traitement des Eaux, NF U44-095), de mousses PU et de terre végétale. Les mousses utilisées sont issues de l'âme de matelas en PU. Quatre ratios volumiques de mélanges compost/mousse ont été réalisés. De la terre végétale a été ajoutée à différents ratios volumiques pour constituer les substrats finaux (16 substrats finaux). Les analyses écotoxicologiques montrent l'innocuité environnementale des substrats testés. Des essais sous serre pendant 54 jours ont permis de suivre le développement du ray-grass dans les substrats. Des supports de plantation avec un potentiel agronomique adapté pour les toitures végétalisées ont été identifiés et seront testés à plus grande échelle.

Les butées d’amortisseur en mousse de polyuréthane sont largement utilisées dans le milieu automobile. Leur principale fonction est d’amortir les chocs verticaux aux roues et de contribuer à l’intégrité de la suspension du véhicule. La réponse mécanique de ce type de pièces implique de prendre en considération différents mécanismes, allant du flambement des parois de la pièce à l’auto-contact en passant par les non-linéarités géométriques. La caractérisation actuelle de ces butées d’amortisseur en mousse de polyuréthane en fatigue est aujourd’hui limitée au cahier des charges du client et aux tests prédéfinis par celui-ci. L’objectif de cette thèse est de mener une caractérisation expérimentale complète du comportement mécanique afin d’aboutir à l’identification d’une loi de comportement type Hyperfoam. Cette caractérisation est effectuée en s’appuyant également sur des techniques d’imagerie, MEB et tomographique, afin de caractériser le lien entre la microstructure et le comportement mécanique de la butée d’amortisseur. Cette étude doit permettre au final, de définir une démarche globale pour le dimensionnement en fatigue des butées d’amortisseur en mousse de polyuréthane
Polyurethane foam jounce bumpers are widely used in the automotive industry. Their main function is to absorb vertical shocks to the wheels and contribute to the integrity of the vehicle suspension. The mechanical response of this type of parts implies to take into account different mechanisms, from the buckling of the walls of the part to the self-contact through the geometrical non-linearities. The current characterization of these polyurethane foam jounce bumpers in fatigue is currently limited to the customer’s specifications and to the tests predefined by him. The objective of this thesis is to carry out a complete experimental characterization of the mechanical behavior in order to identify an Hyperfoam type behavior law. This characterization is also based on imaging techniques, SEM and tomographic, in order to characterize the link between the microstructure and the mechanical behavior of the jounce bumper. This study should allow to define a global approach for the fatigue design of polyurethane foam jounce bumper

Une alternative aux produits industriels de type phénol ou résorcinol peut être des tanins ou de la lignine. Les deux sont des polyphénols naturels, le tanin est extrait de différentes parties de plantes, tandis que la lignine est habituellement obtenue comme sous-produit dans les industries papetières. Ces deux produits sont la base principale sur laquelle j’ai travaillé pendant le développement de cette thèse. Dans une première partie, une étude de caractérisation et de différenciation entre différents tannins ayant la même origine mais que présentent un comportement différent lorsqu'ils sont utilisés dans la même application dans les mêmes conditions a été effectuée. Cette étude met en évidence la GPC comme technique fondamentale pour la différenciation des tanins de quebracho sulfités. D'autre part, les interactions entre différentes substances avec du tanin et de la lignine ont été étudiées. Comme l’étude de la réaction entre les diamines (telles que l'hexaméthylènediamine) avec du tanin et de la lignine pour obtenir des résines polycondensées. En outre, dans cette section ont été obtenus des polyuréthanes avec au moins 70% de substances naturelles dans leur préparation sans utiliser d'isocyanate dans le procédé. De plus, des aldéhydes dérivés de la lignine, comme la vanilline, ont été utilisés avec le tanin de pin pour la fabrication d'adhésifs dans la préparation de panneaux de particulaires, obtenant des résultats satisfaisants selon les normes européennes et des substances complètement naturelles. Enfin, dans le cadre d'un projet industriel les étapes initiales pour le développement d'une mousse de tanin rigide applicable par projection pour l'isolation thermique des bâtiments ont été réalisées. Lorsqu'un nouveau système de moussage mécanique a été développé pour des mousses de tanin basées sur des mousses de lutte contre incendie à base de tanin ou dans les mousses des opérations d’ouverture du tunnel, ce nouveau système de moussage évite les problèmes de retrait lors de la formation de la mousse
An alternative to industrial phenol or resorcinol industrial products may be tannins or lignin. Both are natural polyphenols, the tannin is extracted from different parts of plants, while lignin is usually obtained as a secondary product in the pulp and paper mill. These two products are the main basis on which I have worked during the development of this thesis. In a first part, a study of characterization and differentiation between different tannins with the same origin and that present a different behavior when used in the same application under the same conditions has been done. Highlighting the GPC as a fundamental technique for the differentiation between sulphited quebracho tannins. On the other hand, the interactions between different substances with tannin and with lignin have been studied. As the study of the reaction between diamines (such as hexamethylenediamine) with tannin and lignin to obtain a polycondensed resins. Also, in this section have been obtained polyurethanes with at least 70% of natural substances in their preparation without using any isocyanate in the process. In addition, aldehydes derived from lignin, such as vanillin, have been used next to pine tannin for the manufacture of adhesives in the preparation of particleboards, obtaining satisfactory results according to European standards and from completely natural substances. Finally, within an industrial project the initial steps have been carried out for the development of a rigid tannin foam applicable by projection for the thermal insulation of buildings. Where a new mechanical foaming system has been developed for tannin foams based in fire-fighting foams or in the foams of the tunneling operations, this new system of foaming avoids the problems of shrinkage during the formation of the foam

De nouvelle approches physiques concernant les mécanismes d'endommagement consistent à considérer le phénomène de rupture comme le point critique d'une transition de phase. La rupture peut alors se traduire pour certains matériaux par une percolation de microfissures. Cette multi-fissuration implique le choix de matériaux hétérogènes. Des essais mécaniques sur mousses polymères solides sont conduits jusqu'à rupture, couplés au suivi de l'activité acoustique. Les distributions des énergies révèlent des lois de puissance indépendamment de la densité du matériau, du mode de chargement ou des lois de comportement. En revanche, la conformité à une loi de puissance des intervalles de temps semble exiger une contrainte quasi constante sur la plus grande partie de l'essai. L'allure de l'énergie cumulée dans le cas d'essais de fluage semblerait présenter une loi de puissance sur une plage de temps restreinte. En revanche, pour les essais de traction, aucune loi de puissance n'est observée
In order to predict failure time of materials, a new approach has been considered : fracture can be viewed as a critical phenomenon. For some materials fracture can be seen as a clustering of microcrackes. We focus on heterogeneous materials (vitreous polymer foams) whose fracture can be described as a phase transition. Our main experimental tool is the monitoring of the acoustic emission signatures of the microfractures, which occur during mechanical tests. We highlighted diffuse microcrack nucleation and progressive localization into a dominating crack with a good fit of the energy by a power law. The exponet of this power law does not seem to depend neither on the material density, the loading mode, nor the behavior law. The time intervals between two damaging evants seem to be power law distributed only if the stress remains nearly constant for the most part of the test. A critical region where the cumulative energy could be described by a power law appears only for creep tests

Dans ce travail, nous avons élaboré des polyuréthanes macroazo amorceurs (PUMAI) à partir du 2,2' azobis (2-cyanopropanol) (ACP), avant de les valoriser pour préparer des copolymères à blocs thermoplastiques et thermodurcissables. L'étude de la structure de l'ACP ainsi que de sa réactivité (amorçage radicalaire et condensation avec les isocyanates) ont montré l'intérêt que présente cette molécule pour l'élaboration de PUMAI. Avant d'aborder l'élaboration des copolymères à blocs, nous avons étudié attentivement les deux étapes de synthèse des PUMAI. Celle ci n'est possible qu'à faible température, en solution et en présence de sels d'étain. A partir des PUMAI nous avons élaboré, fractionné et caractérisé, d'un point de vue structural et mécanique, des poly(uréthane-b-styrène) et poly(uréthane-b-méthacrylate de méthyle). Les PUMAI ont aussi été utilisés dans la réticulation de prépolymères polyesters insaturés où leur structure leur permet d'agir comme amorceur de polymérisation radicalaire et comme agent anti-retrait (pour remplacer des additifs anti retraits classiques tels que le polyvinyle acétate ou certains polyuréthanes). Ils sont liés par des liaisons covalentes avec la matrice poly(ester/styrène) après réticulation en présence ou en absence de charges (fibres de verre). Les différentes analyses effectuées sur les copolymères à blocs et sur les composites "pol y( ester/styrène/uréthane )/fibres de verre" montrent que l'efficacité d'amorçage des PUMAI est de l'ordre de 50% et prouvent l'intérêt des PUMAI dans la synthèse de copolymères à blocs
In this work, the synthesis of polyurethane macroazo initiators (PUMAI) based on 2,2' azobis (2-cyanopropanol) (ACP) was investigated for the synthesis of thermoplastic and thermoset block copolymers. The study of the structure and reactivity (radical initiation ability and condensation with Isocyanates) of ACP showed that this molecule is very useful for the elaboration of PUMAI. Before block copolymers elaboration, we have studied the two stages of PUMAI synthesis. This synthesis was possible in solution with stannous catalyst at low temperature. From PUMAI, poly(urethane-b-styrene) and poly(urethane-b-methyl methacrylate) were elaborated, fractwnated and characterized in both structural and mechanical point of view. PUMAIs were also used for cross linking of unsaturated polyesters/styrene resins. They are able to Imitate radical polymerization and to reduce shrinkage (in order to be used instead of some. Low shrink or low profile additives as polyvinyl acetate and some polyurethanes). They are linked by covalent bond to the poly( ester/styrene) ma tri x after cross linking with or without fillers (glass fibers). Ali analyses realized on block copolymers and composites "poly(ester/styrene/urethane)/glass fibers" have shown that the block efficiency of PUMAIs is about 50% and proved their interest m the block copolymers synthesis

Les empilements de sphères creuses sont constitués de coques métalliques minces de forme sphérique reliées entre elles par divers procédé. La structure résultante est un matériau cellulaire à architecture interne assez régulier et contrôlable possédant des propriétés multifonctionnelles. On peut, en particulier en jouant sur divers paramètre, comme l'épaisseur des parois et le diamètre des sphères, construire un matériau sur mesure. Il est alors nécessaire de parfaitement connaître les propriétés du matériau. Dans l'industrie aéronautique, les empilements de sphères creuses sont pressentis pour réduire le bruit en partie chaude de tuyère de turbomachine. Les propriétés à atteindre ainsi que les conditions d'utilisation imposent un matériau structurellement résistant et en particulier pouvant supporter des cycles de fatigue. L'objectif de la thèse est d'étudier les relations entre les paramètres structuraux du matériau et le comportement en fatigue résultant. Ceci grâce à une démarche d'expérimentation, observation, modélisation et validation. La tomographie aux rayons X fournit des images 3D du matériau. Ces images permettent dans un premier temps d'identifier les paramètres morphologiques de l'empilement. Les scans ont aussi été utilisées pour observer et quantifier la cinétique d'endommagement au cœur du matériau au cours de l'essai de fatigue. Parallèlement, de nombreux essais cycliques fournissent les durées de vie de divers échantillons. Ces données mettent en évidence l'importance du procédé de fabrication, du mode de sollicitation et de la densité des empilements sur le comportement en fatigue. Les observations et mesures sont utilisées pour la modélisation. Les images de tomographie sont tout d'abord maillées grâce à une méthode utilisant des éléments coques d'épaisseurs directement mesurées sur les images. Ces nouveaux calculs de microstructure par éléments finis permettent de déterminer de manières fidèle les champs de contrainte et de déformation dans l'ensemble de l'éprouvette. Pour traiter la fatigue, il est alors possible de traduire ces informations locales en durée de vie ou de réaliser une extension macroscopique déterministe. Cette extension a été réalisée grâce à des critères de proportion d'éléments plastifiés ou de taille de zone plastique. Ces modèles permettent ensuite de déterminer la limite de fatigue d'empilements générés numériquement et d'investiguer des paramètres structuraux non atteignable expérimentalement
Metal hollow spheres can be piled up and soldered together to form a cellular material. The initial hollow spheres exhibiting a mono-disperse size and thickness, the resulting material is rather homogeneous. This kind of material allows a remarkable flexibility in terms of microstructural design. The thickness and diameter of the spheres, the nature of the metal used (nickel, steel. . . ) can be varied. This allows to tailor the microstructure in order to reach the target properties imposed by the design on the material. Before being able to tailor these properties and invent the material meeting a specific design (material by design), it is necessary to know the relation between the varying parameters and the resulting properties. This study aims at determining and modelling the effects of the microstructure of hollow spheres metals on their fatigue properties. Fatigue properties of a rather large range of metal hollow sphere structures were determined by mean of conventional fatigue tests. All the data were collected to build S-N curves. The constitutive material, the density, the thicknesses of the walls, the diameters and the fatigue loading mode were varied to determine the effect of each parameter. Tomographies of samples tested ex-situ reveal the different kinds of fatigue damage mechanisms and their influence on the macroscopic behavior. The three-dimensional X-ray tomographic images could also be used for meshing and to calculate the behaviour of the structure. This step has been done with a shell finite element model obtained from tomographic images. The model is enriched by a direct thickness measurement on the tomographic images. The values measured are affected to the shell elements. The model permits to determine the stress and strain field inside the microstructure. The fatigue behaviour has been modelled by post processing the proportion of yield elements and the size of yield areas. These models permit to determine the fatigue limit of numerically built hollow sphere structures and investigate parameters never experimentally studied

Dans cette étude, nous avons développé des formulations à base de monomères cyanate ester, renforcées par une charge réactive, ayant une tenue thermique correcte selon le test de vieillissement mis en place. Ces matériaux [macrodiol/cyanate/charge] obtenus par calandrage suivi d'un cycle à haute température révèlent un comportement thermomécanique stable. La variation des propriétés mécaniques à la rupture atteint au maximum 30%. Les valeurs initiales de σrupt. Et ɛrupt. Sont supérieures à celles des silicones et ces nouveaux polymères sont également plus facilement transformables que les fluoro-élastomères ; deux principaux concurrents pour l'application visée. Ce travail nous a également permis de détailler ces réseaux très complexes avec une structure interconnectée en micro-domaines. La répartition des triazines est tout de même suffisamment homogène pour amener des propriétés continues telles qu'une transition vitreuse étendue sur une large gamme de température. Toutes les propriétés du polymère sont alors fonction du rapport stœchiométrique choisi, de la température de polymérisation ou encore du type de polyol introduit. Enfin, le comportement thermomécanique de ces réseaux chargés est totalement différent de celui des différents polyuréthanes et polyuréthane-urées commerciaux (ex : ADI® IV-95) ou formulés au laboratoire (ex : C36*/H12MDI/3-DCM). La réticulation chimique de ces PU ou PUU ne permet pas de stabiliser les propriétés mécaniques du matériau au cours du test. L'analyse physico-chimique de tous ces échantillons vieillis laisse penser à une dégradation par dépolymérisation comparable aux résultats de la bibliographie. En conclusion, les réseaux cyanate peuvent être modifiée par un traitement thermique à haute température mais la fraction soluble reste faible et ne perturbe pas leur comportement thermo-mécanique
In the present work, we have developed formulations based on cyanate ester monomers, reinforced with reactive filler and with high thermal stability according to the established ageing test. These materials [macrodiol/cyanate ester/filler] are obtained by calandaring followed by thermal treatment at higher temperature. They revealed a stable thermo-mechanical wear. Actually, stress and strain at break vary until 30%. Initial values of σrupt. And ɛrupt. Are higher than silicone ones and these polymers are easily transformed, more than fluoro-elastomers; both are the main competing products for the future application. This work allowed us to give details on these complex networks with interconnected structure of micro-domains. Triazines repartition is homogeneous enough to give continuous properties like a very wide glass transition. These properties are in relation to the chosen stoechiometric ratio, the polymerization temperature or the type of introduced macrodiol. Finally, thermo-mechanical wear of these filled networks are quite different of the commercial polyurethanes or polyurethane-ureas (ex: ADI® IV-95) or the formulated ones in the laboratory (ex: C36*/H12MDI/3-DCM). Chemical cure of these polymers does not stabilize material properties during the ageing test. For ali these synthesized polymers, physico-chemical analyses on the aged samples let us think of degradation by a depolymerization path as many results in the literature. As a conclusion, the cyanate ester network can be modified by a thermal treatment at high temperature but soluble fraction holds constant and does not affect their thermo-mechanical wear

Les mousses constituent une classe de matériaux très importante de part leur champ d’application (allégement de structure, protection contre les chocs, isolation thermique et sonore, etc…) et leur poids économique qui se situe au niveau de l'aluminium ou du verre. Le besoin d'optimiser les performances et d'améliorer la sécurité nécessite que l'on ait une bonne connaissance de la relation entre leurs propriétés et leur microstructure. L'apparition de techniques expérimentales permettant de caractériser en 3D la répartition de la matière (tomographie X) puis son comportement sous sollicitations mécaniques (essais in situ), et la nécessité de mieux comprendre pour pouvoir optimiser ces matériaux, motivent les nouveaux outils présentés dans ce travail de thèse. Dans ce cadre général, l'objectif particulier de cette thèse est la compréhension des mécanismes qui interviennent lors de la déformation des mousses et le développement d'un outil de modélisation capable d'en rendre compte de manière prédictive. Le problème central auquel nous nous sommes attaqués est la décorrélation des rôles respectifs de la nature du matériau et de l'arrangement spatial de la phase solide. Notre démarche s'est scindée en deux parties. Une partie expérimentale dont le but est de caractériser mécaniquement et morphologiquement une mousse modèle de polyuréthane. Une partie modélisation qui vise à mettre au point un outil numérique capable de rendre compte de la structure réelle de la mousse. Les deux parties se rejoignent enfin pour valider la technique de modélisation à partir des observations expérimentales. Une foi validée, la technique de modélisation est appliquée à d'autres types de mousses et en particulier des mousses d'aluminium de faible densité à cellules ouvertes et fermées. La technique de modélisation est par la suite mise à profit pour étudier l’effet des propriétés du matériau solide sur le comportement des mousses à travers la variation des paramètres d'entrée des modèles étudiés ainsi que leur comportement sous d'autres modes de sollicitation que la compression notamment en traction, en torsion et sous chargement multiaxial
The mechanical properties of cellular materials are related to their micro-structure. In fact, macroscopic stresses are the consequence of stresses in the cell wall and struts and of stresses in the cell walls and struts and of the cell failure mechanisms. In the present work we perform tomography during in situ compression tests on different type of foams to inspect the 3D-microstructure and deformation mechanisms. We also present a method to transform large data images of actual microstructures into a tetrahedral mesh, which will be used to model the mechanical behaviour by the finite element method. We finally confront computation results and in situ observations to validate the model. X-ray Computed Micro Tomography (XRCMT) has been widely used recently as a non-destructive technique that gives picture of the interior of cellular solids. This allows studying architectural parameters and, when coupled with in situ loading tests, deformation mechanisms of foams. Local deformation mechanisms of closed cell foam have been studied during compression experimentally by X-Ray tomography and numerically by FEM. The presence of elastic buckling and plastic yielding of foam walls was observed. The combination of effective e modelling tools gives attractive opportunities to build sufficiently large data model to represent the foam structure. Once the modelling technique was validated, we use it to study the effect of various bulk material properties for a same microstructure of the foam on the mechanical behaviour. The mechanical response of these foams was also studied numerically under various uniaxial loads configuration and multiaxial loading

Le cadre général de l'étude concerne la tenue en fluage long-terme de mousses polyuréthane utilisées dans la paroi de cuves de méthaniers. Le comportement mécanique en compression monotone, fluage sous faible contrainte et analyse mécanique dynamique (DMA), a donc été caractérisé jusqu'aux températures cryogéniques (-170°C) sur mousses polyuréthanes renforcées ou non par du mat de fibres de verre. Le premier objectif était de caractériser la réponse et les mécanismes activés à basse température. L'endommagement induit par le fort refroidissement des échantillons affecte les tout premiers stades de déformation en compression, variablement selon la taille d'échantillon. Les micrographies et observation tomographiques post-mortem ne mettent pas en évidence d'endommagement flagrant. Une déformation de fluage en partie recouvrable est également observée. Le second objectif était de réfléchir à une méthode de prédiction de la tenue long terme en fluage par équivalence temps-température en DMA. Les différentes transitions rencontrées entre -170°c et la transition vitreuse ont donc été analysées, de même que la représentativité des petits échantillons utilisés dans ce dispositif. L'effet de taille n'as pas d'effet sur la cinétique de fluage, qui peut donc être obtenue dans le dispositif de DMA. Les résultats obtenus en DMA multifréquence n'ont cependant pas permis de construire de courbe maîtresse. Cette approche n'apparaît pas la plus convaincante pour prédire le comportement en fluage sous faible contrainte et à long terme de ces mousses.

Aujourd'hui, l'image olfactive d'un habitacle fournit une signature au véhicule et devient un enjeu d'identification et de différenciation. Dans ce cadre, l'utilisation des "nez électroniques" est apparue intéressante notamment par sa mise en oeuvre simple et rapide. Différents types de capteurs (polymères conducteurs (CP), à oxydes métalliques (MOS) et à structures à effets de champs (MOSFET) ont été testés afin de sélectionner les milieux adaptés à l'étude de mousses polyuréthannes utilisées dans la conception de sièges automobiles. Les capteurs CP se sont avérés inappropriés à leur discrimination tandis que les MOS ont apporté des réponses intéressantes, enrichies par l'information indépendante et complémentaire des capteurs MOSFET. A partir du système hybride sélectionné disposant de ces deux technologies, une base de données "nez électronique" a été constitué, sur les échantillons mousses, dans des conditions d'analyses optimisées. Elle a souligné l'influence de l'humidité relative du mélange gazeux sur les réponses des capteurs et un modèle mathématique a été proposé pour les corriger en "humidité". Afin de mieux comprendre l'information fournie par les différents capteurs, des données d'analyses sensorielle et physico-chimique ont été confrontées aux données "nez électronique". L'analyse factorielle multiple réalisée a mis en évidence les relations existant entre les données "nez électronique" et les sensations olfactives perçues par les sujets et ont pu être reliées à la composition chimique des émissions des mousses. Toutefois, les capteurs de gaz testés ne transcrivent pas la globalité de l'information obtenue par analyse sensorielle. Néanmoins, les trois types d'analyses ont permis de distinguer les mousses selon leur fournisseur. Ces travaux ont montré les avantages et les limites d'une application, dans le secteur automobile, des "nez électroniques" testés. Ils ont également permis de définir quelques voies d'amélioration de leurs performances.

Cette recherche s'est concentrée sur les bioressources, notamment le tanin, la lignine, les protéines de soja, les humines, pour préparer des adhésifs et des mousses à base de bois bio. Il y a quatre parties principales, dont deux types de préparation de colles à bois en utilisant des bio-ressources, à savoir les colles à bois NIPU biosourcées et les colles à bois biosourcées (tanin, SPI et lignine) sans formaldéhyde toxique ; deux types de produits de mousse de tanin, c'est-à-dire une mousse de tanin-furanique typique et des mousses de polyuréthane sans isocyanate. (1) Les humines commerciales, l'isolement de protéines de soja (SPI) et le tanin de mimosa ont été utilisés pour préparer des adhésifs pour bois, basés sur la formulation de polyuréthanes non-isocyanates (NIPU). Les propriétés de base des adhésifs ont été déterminées. Des techniques telles que MALDI-ToF et FTIR ont été utilisées pour détecter les produits obtenus et pour analyser les mécanismes réactionnels impliqués. Une analyse thermomécanique (TMA) a été utilisée pour étudier le comportement thermique des adhésifs. Enfin, des contreplaqués ou des panneaux de particules de laboratoire ont été préparés pour évaluer les performances de collage des adhésifs. (2) Un nouvel adhésif pour bois à base de biomasse a été préparé avec un extrait de tanin de mimosa commercial et de l'éther diglycidylique de glycérol (GDE) par mélange mécanique pratique. Le GDE a servi d'agent de réticulation du tanin sans aucune addition d'aldéhyde, produisant des réseaux tridimensionnels durcis. Différents rapports pondéraux tanin/GDE ont été étudiés par plusieurs techniques pour déterminer leur influence sur les propriétés finales. Deux types d'adhésifs à base de lignine ont été préparés, c'est-à-dire (ⅰ) la lignine modifiée au glyoxal et l'amidon dialdéhyde réticulé par l'urée; (ⅱ) oxydation du periodate en deux étapes. Les espèces moléculaires formées et le mécanisme réactionnel impliqué ont été déterminés par FT-IR, RMN 13C et spectrométrie de masse MALDI-ToF. Les adhésifs basés sur cette réaction ont été testés par collage de contreplaqué ou de panneaux de particules de laboratoire, par calorimétrie différentielle à balayage (DSC) et analyse thermomécanique (TMA).(3) Une mousse rigide de polyuréthane sans isocyanate (NIPU) à base de tanin a été obtenue. Le mélange d'acide citrique et de glutaraldéhyde a servi d'agent d'expansion et de réticulation utilisé pour fournir de l'énergie moussante et réticuler la résine à base de tanin pour préparer les mousses NIPU. Le mécanisme de réaction des mousses NIPU à base de tanin a été étudié par FT-IR, MALDI-TOF et 13C RMN. De plus, le tanin a également été utilisé comme ignifuge naturel pour améliorer les propriétés finales des mousses NIPU à base de glucose, y compris la résistance au feu et la résistance à la compression. (4) Un déchet de bioraffinerie, des humines et un insolat de protéine de soja (SPI) ont été sélectionnés comme agents de réticulation biosourcés de substitution du formaldéhyde pour deux types de formulations de mousse à base de tanin. Comme attendu, les propriétés ont été améliorées en utilisant ces réticulants biosourcés. Les propriétés de base des mousses de tanin en série ont été étudiées. Les caractéristiques de morphologie et de structure ont été observées par microscopie électronique à balayage (MEB). De plus, les mécanismes de réaction de réticulation entre le tanin avec les deux réticulants bio-sourcés, à savoir les humines et le SPI, ont été déterminés par spectrométrie MALDE-ToF et FTIR. Enfin, la stabilité thermique, les propriétés mécaniques, le caractère ignifuge et l'émission de formaldéhyde ont été évalués par les techniques appropriées
This research was focus on bioresources, including tannin, lignin, soybean protein, humins, to prepare bio-based wood adhesives and foams. There are four main parts, including two kinds of wood adhesives preparation by using bio-resources, i.e., bio-sourced NIPU wood adhesives and bio-based (tannin, SPI, and lignin) wood adhesives without toxic formaldehyde; two kinds of tannin-foam products, i.e., typical tannin-furanic foam and non-isocyanate polyurethane foams. (1) Commercial humins, soybean protein isolation (SPI), and mimosa tannin have been utilized to prepare wood adhesives, based on the formulation of non-isocyanate polyurethanes (NIPU). The basic properties of the adhesives were determined. Techniques such as MALDI-ToF and FTIR were used to detect the products obtained and for analyzing the reaction mechanisms involved. Thermomechanical analysis (TMA) was utilized to investigate the thermal behavior of the adhesives. Finally, the laboratory plywood or particleboard were prepared for evaluating the bonding performances of adhesives. (2) A novel biomass-based wood adhesive was prepared with commercial mimosa tannin extract and glycerol diglycidyl ether (GOE) by convenient mechanical mixing. GOE served as the crosslinker of the tannin without any aldehyde addition yielding hardened three­dimensional networks. Oifferent weight ratios of tannin/GOE were investigated by several techniques to determine their influence on final properties. Two kinds of lignin-based adhesives were prepared, i.e., ( i ) glyoxal modified lignin and dialdehyde starch cross-linked by urea; ( ii ) periodate oxidation by two-steps. The molecular species formed and the reactions mechanism involved were determined by FT-IR, 13C NMR and MALDI-ToF mass spectrometry. The adhesives based on this reaction were tested by bonding laboratory plywood or particleboard, by differential scanning calorimetry (DSC), and thermomechanical analysis (TMA). (3) A tannin-based non-isocyanate polyurethane (NIPU) rigid foam was obtained. Citric acid and glutaraldehyde mixture served as a blowing and crosslinker agent used to provide foaming energy and cross-link the tannin-based resin to prepare the NIPU foams. The reaction mechanism of the tannin-based NIPU foams were investigated by FT-IR, MALDI-TOF, and 13C NMR. Additionally, tannin was also used as a natural tire-retardant to improve the final properties of glucose-­based NIPU foams, including fire retardancy and compression strength. (4) A biorefinery waste, humins, and soybean protein insolate (SPI) were selected as formaldehyde substitute bio-sourced crosslinkers for two kinds of tannin-based foam formulations. As expected, the properties were improved by using these bio-sourced crosslinkers. The basic properties of series tannin foams were investigated. The morphology and structure characteristics were observed by scanning electron microscopy (SEM). Additionally, the crosslinking reaction mechanisms between tannin with the two bio-sourced crosslinkers, i.e., humins and SPI, were determined by MALDE-ToF and FTIR spectrometry. Finally, the thermal stability, mechanical properties, fire retardancy and formaldehyde emission were evaluated by the relevant techniques