Synthèse de nouveaux polyesters “verts” issus de ressources oléagineuses : application au renfort au choc du poly(L-lactide)

Synthesis of novel “green” polyesters from plant oils : application to the rubber-toughening of poly(L-lactide)

• Auteur / Autrice : Thomas Lebarbe
• Direction : Henri Cramail
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Polymères
• Date : Soutenance le 06/12/2013
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques (Bordeaux) - Laboratoire de Chimie des polymères organiques / LCPO
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Carlotti
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Luc Averous, Christophe Navarro, Etienne Grau, Carine Alfos, Alice Gueudet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe M Thomas, Christine Jérôme

Mots clés

Mots clés contrôlés

Poly(L-lactide)

Polyesters

Copolymères

Mots clés libres

Huiles végétales

Fatty acids

Polyester

Renfort au choc

Poly(L-lactide)

Copolymérisation

Mélange de polymères

Plant oils

Acides gras

Polyester

Rubber-toughening

Poly(L-lactide)

Copolymerization

Polymers blending

Résumé

Dans cette étude, plusieurs voies ont été explorées dans l’objectif d’utiliser des polyesters aliphatiques issus de ressources oléagineuses comme additifs pour le renfort au choc du poly(L-lactide) (PLLA). Dans un premier temps, des poly(ester-amide)s (PEAs) ont été synthétisés à partir de dérivés de l’huile de ricin. La relation structure-propriétés des PEAs obtenus a été clairement établie. La dispersion des PEAs (à différents taux) par extrusion à l’état fondu dans une matrice de PLLA a ensuite été effectuée, démontrant un accroissement de la résilience de ces mélanges en comparaison au PLLA seul. Une étude systématique reliant la structure d’une large gamme de polyesters aux propriétés des mélanges polyesters/PLLA, a ensuite été réalisée. Une forte dépendance de la résilience des mélanges polyesters/PLLA avec la cristallinité de l’additif polyester a été observée et quantifiée.Une amélioration des propriétés mécaniques du PLLA a également été obtenue par polymérisation par ouverture de cycle du lactide amorcée par un poly(acide ricinoléique) di-hydroxy téléchélique. Les copolymères triblocs ainsi formés ont été caractérisés d’un point de vue morphologique et mécanique.Enfin, un travail exploratoire utilisant l’ADMET comme méthode de polymérisation a été conduit, permettant la synthèse de nouveaux polymères prometteurs pour le renfort au choc du PLLA. Notamment, la copolymérisation de α,ω-diènes bio-sourcés a permis de mimer le polyéthylène basse densité linéaire, couramment employé pour le renfort au choc du PLLA.

The objective of this thesis work, is to promote the use of fatty acid-based aliphatic polyesters as impact modifiers for poly(L-lactide) (PLLA).Firstly, poly(ester-amide)s (PEAs) have been synthesized from castor oil derivatives. The structure-properties relationship of the PEAs so-formed was clearly established. The PEAs were then melt-blended with PLLA by extrusion, yielding blends with improved impact strength compared to neat PLLA.A series of polyesters covering a wide range of thermo-mechanical properties was then employed to evaluate the influence of the polyester morphology on the properties of the blends with PLLA. A strong dependence of the impact strength of the blends was noticed with the crystallinity degree of the polyester additive.An improvement of the mechanical properties of PLLA was also obtained by ring-opening polymerization of lactide initiated by a di-hydroxy telechelic poly(ricinoleic acid). The so-formed triblock copolymers were fully characterized in terms of morphology and mechanical properties.Finally, an exploratory investigation related to the synthesis of PLLA impact modifiers by ADMET was carried out. Particularly, the copolymerization of two bio-based α,ω-dienes yielded a series of “LLDPE like” polyesters, LLDPE being a commonly used impact modifier for PLLA.