Amélioration des propriétés mécaniques en traction de mousses de celluloïd modifié

La nitrocellulose est un polymère énergétique issu de la nitration de la cellulose de bois ou de coton qui est notamment utilisé dans la formulation de peintures, de cosmétiques et pour la fabrication de poudres propulsives. Une de ses formulations les plus connues consiste à ajouter du camphre à la nitrocellulose pour former un matériel thermoformable, le celluloïd. Avec l'accroissement de l'intérêt porté aux contenants combustibles en celluloïd ces dernières années, une technologie de moussage a été développée permettant ainsi d'améliorer les propriétés en combustion du matériel. Les propriétés mécaniques, tout aussi importantes, et la morphologie des mousses sont le sujet de recherche de cette étude. L'objectif est de déterminer de nouvelles formulations comprenant des plastifiants, autres que le camphre, des agents de nucléation et des agents moussants, et d'en évaluer l'impact sur les propriétés mécaniques et sur la structure des mousses. Trois plastifiants issus de l'industrie de cosmétiques, deux agents de nucléation et deux agents moussants chimiques ont été évalués. Le procédé de moussage utilisé implique également l'utilisation d'un agent moussants physique. Parmi les deux agents de nucléation choisis, l'un d'entre eux est également un agent moussant chimique, l'objectif est donc de comparer l'effet de la nature de ces deux agents sur la structure de la mousse obtenue. Les propriétés mécaniques ont été déterminées par des tests de traction sur les matériaux moussés et non moussés; la morphologie des mousses a été observée à l'aide d'un microscope électronique à balayage. Les propriétés thermiques des matériaux en fonction de leur composition ont été déterminées par calorimétrie différentielle à balayage (DSC) et par analyse dynamique mécanique (DMA). Les résultats obtenus ont permis d'identifier un plastifiant conférant des propriétés mécaniques supérieures à celles du camphre, et une structure de mousse plus homogène. Il a par ailleurs été démontré que la structure des mousses était grandement influencée par la concentration d'agent de nucléation. Des essais complémentaires en calorimétrie à flux thermique (HFC) ont été réalisés afin d'avoir une meilleure caractérisation du plastifiant sélectionné. Ces tests ont révélé une absence de migration du plastifiant hors de la matrice après un an de stockage, et une bonne compatibilité chimique du mélange plastifiant/ nitrocellulose permettant un stockage sécuritaire à une température de 25°C pendant 10 ans. Il a été démontré que la nature de l'agent moussant chimique utilisé et sa température de dégradation ont un impact sur la morphologie des mousses. L'influence de facteurs externes comme la teneur en solvant résiduel dans les échantillons a aussi été considérée, afin de s'assurer de la validité des résultats.