Nouvelles stratégies d’hydrophobation de matériaux à base d’amidon plastifié

New hydrophobation strategies for starch-based materials

• Auteur / Autrice : Laurent Bélard
• Direction : Luc Averous
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Reims

Mots clés

Mots clés contrôlés

Thermoplastiques

Amidons

Polyesters

Poly (epsilon-caprolactone)

Mots clés libres

Amidon plastifié, Polyesters biodégradables, Enrichissement surface, Dépôts plasmas carbone, Propriétés barrière, Adhésion

Résumé

L’amidon plastifié est un candidat attractif pour la substitution des polymères pétrochimiques traditionnels. Son utilisation reste cependant limitée notamment à cause de sa forte hydrophilie. Le présent travail s’est attaché à optimiser la formation et l’adhésion de couches de surface hydrophobes, visant à limiter la cinétique de reprise en eau du matériau amylacé. Deux voies ont été étudiées : - la formation d’une couche de surface enrichie en biopolyester, liée à une ségrégation de la phase dispersée vers la surface au cours de la mise en œuvre de mélanges amidon plastifié/polycaprolactone (PCL). L’étude de ce phénomène au cours d’un procédé d’extrusion en filière à profilé plat a mis en évidence l’influence de la viscosité de la phase biopolyester sur l’enrichissement de surface. Un critère prédictif de l’intensité de cet enrichissement, corrélé au comportement rhéologique du mélange, a été proposé. - le dépôt de couches hydrophobes de type plasma carbone, sur des substrats biopolyesters simulant la couche de surface enrichie obtenue au cours de la mise en œuvre. Les mesures de perméabilité aux gaz (O2 et H2O) effectuées ne montrent pas d’amélioration des propriétés barrière des substrats revêtus. La mobilité des substrats sélectionnés conduit en effet à des interactions importantes avec les espèces réactives du plasma et à la formation d’interphases de morphologie et de composition inadaptées. Ce comportement (également observé pour les élastomères) pourrait être intrinsèque à l’amidon plastifié

Plasticized starch is regarded as a potential replacement material for traditional petrochemical polymers. Its use is however limited by, beyond others, its high hydrophilic nature. The present work aims at optimizing the formation and adhesion of hydrophobic surface coatings, to reduce the water sorption rate in starchy materials. Two strategies have been studied: - the formation of surface enriched in biopolyester, due to the segregation of the dispersed surface towards the surface during the processing of plasticized starch/polycaprolacton (PCL) blends. The surface enrichment, studied during extrusion through the use of a die punt, is strongly influenced by the viscosity of the dispersed phase. A predictive criterion for surface enrichment, correlated to the blend viscous behaviour, has been proposed. - hydrophobic carbon plasma coatings, on biopolyesters substrates, simulating the enriched surface obtained through processing. The coated substrates do not exhibit any improvement in gas barrier properties. The rubbery behaviour of selected biopolyesters leads indeed to strong interactions between the reactive species of the plasma and the substrate, and the formation of interphases with inadequate composition and morphology. This behaviour (also observed for elastomeric polymers) could be intrinsic to plasticized starch