Isolation de la cellulose à partir de la farine du bois et préparation des nanocomposites PMMA/Cellulose et PMMA/Cellulose-g-MMA

Abstract

Les résidus lignocellulosiques peuvent être valorisés par l’extraction des nanoparticules de la cellulose par l’utilisation des procédés économiques et environnementaux. Les micro/nanocelluloses sont utilisées comme renforcement des matrices polymériques pour améliorer leurs performances. Dans cette étude, une nouvelle méthode d’extraction de micro/nanocristaux de cellulose (CNC) basée sur le prétraitement au solvant eutectique profond (DES) de la sciure de bois avec le bromure de tetrabutylammonium et d’éthylène glycol. Suivi par un procédé de blanchiment utilisé pour enlever l'hémicellulose et la lignine. Les micro/nanocelluloses ont été traitées en surface avec du méthacrylate de méthyle (MMA) pour une meilleure dispersion dans la matrice de polyméthacrylate de méthyle (PMMA). Des composites PMMA/cellulose et PMMA/cellulose-g-MMA ont été préparés par mélange en solution et polymérisation ex-situ respectivement. L’extraction et le traitement de surface de la CNC ont été confirmés par spectroscopie Infrarouge à Transformée de Fourier (IRTF) et Diffraction des Rayons X (DRX) où la taille des CNC extraites a été déterminée par diffusion dynamique de la lumière (DLS). La dispersion des particules de la cellulose dans la matrice PMMA et la taille des particules cellulosiques, ont été analysées par Microscopie Electronique à Balayage (MEB). L’analyse par DRX a montré une diminution de l’indice de cristallinité après greffage. La spectrophotométrie UV-Vis a été utilisé pour déterminer les propriétés optiques des composites préparés. Un changement des propriétés optiques a été observé après l’ajout de la charge cellulosique.

Mots-clés: DES, cellulose, micro/nanocellulose, micro/nanocomposite, poly méthacrylate de méthyle, méthacrylate de méthyle, modification chimique, agglomération, greffage. Lignocellulosic residues can be valued by the extraction of cellulose nanoparticles by the use of economic and environmental processes. Micro/nanocelluloses are used as reinforcement of polymeric matrices to improve their performance. In this study, a new method of extraction of cellulose micro/nanocrystals (CNC) based on deep eutectic solvent (DES) pretreatment of sawdust with tetrabutylammonium bromide and ethylene glycol. Followed by a bleaching process used to remove hemicellulose and lignin. In order to improve the dispersion of micro/nanocellulose in the matrix PMMA, the methyl methacrylate (MMA) was grafted on the cellulosic surfaces. Composites PMMA/cellulose and PMMA/cellulose-g-MMA were prepared by solution mixing and ex-situ polymerization respectively. The extraction and surface treatment of the CNC were confirmed by Fourier Transform InfraRed (FTIR) and X-Ray Diffraction (XRD) spectroscopy. The size of the extracted CNCs was determined by dynamic light scattering (DLS). The dispersion of the cellulose particles in the PMMA matrix and the size of the cellulosic particles were analyzed by Scanning Electron Microscopy (SEM) and the UV–Vis spectrophotometry was used to determine the optical properties of the composites prepared. A change in optical properties was observed after the addition of the cellulosic filler. XRD analysis showed a decrease in the crystallinity index after grafting of MMA on cellulose surface. Key words: DES, cellulose, micro/nanocellulose, micro/nanocomposites, poly methyl methacrylate, methyl methacrylate, chemical modification, agglomeration, grafting.