La cellulose et le poly(ethylene 2,5-furandicarboxylate) comme précurseurs biosourcés de matériaux thermoplastiques et thermodurcissables : les transitions physiques des biopolymères et l'élaboration des composites

Cellulose and Poly(ethylene 2,5-furandicarboxylate) as biobased precursors of thermoplastic and thermoset materials : the physical transitions of the biopolymers and elaboration of composites

• Auteur / Autrice : Amandine Codou
• Direction : Nicolas Sbirrazzuoli, Alice Mija
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 16/12/2015
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique de la matière condensée (Nice) - Laboratoire de physique de la matière condensée
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Sbirrazzuoli, Johannes Ganster, Christoph Schick, Noëlle Billon, Franck Collas, Nathanaël Guigo, Laurent Heux, Ed De Jong
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Johannes Ganster, Christoph Schick

Mots clés

Mots clés contrôlés

Thermodurcissables

Thermoplastiques

Matériaux hybrides

Cristallisation

Transition vitreuse

Polymères

Produits biosourcés

Mots clés libres

Polymères biosourcés

Cellulose

Poly(éthylène 2,5-furandicarboxylate)

Transition vitreuse

Cristallisation

Matériaux composites

Thermoplastique

Thermodurcissable

Biobased polymer

Cellulose

Poly(ethylene 2,5-furandicarboxylate)

Glass transition

Crystallization

Composites

Thermoplastic

Thermoset

Résumé

La cellulose et le poly(éthylène 2,5-furandicarboxylate) (PEF) sont les deux précurseurs polymériques biosourcés étudiés dans ce travail de thèse. Deux approches ont été envisagées ; l’une se concentrant sur les aspects fondamentaux et l’autre sur l’élaboration de composites à partir de ces polymères. D’une part, la transition vitreuse et la cristallisation non-isotherme du PEF ont été explorées. Une approche cinétique de ces transitions a mis en lumière un comportement particulier du PEF et permet ainsi de mieux appréhender sa mise forme. De plus, la transition haute température de la cellulose Iβ a été étudiée pour la première fois en corroborant des techniques d’analyse thermiques et spectroscopiques complémentaires. En deuxième lieu, l’oxydation contrôlée d’une seule source de cellulose sous l’action du periodate de sodium a permis l’élaboration de composites entièrement cellulosiques qui se démarquent par leur haute performance mécanique. Enfin, le PEF et des nanocristaux de cellulose ont été combinés ce qui a permis l’élaboration de composites thermoplastiques où les cristaux de cellulose semblent jouer le rôle d’agents nucléants.

The cellulose and the poly(ethylene 2,5-furandicarboxylate) (PEF) were the two main biobased polymeric precursors employed in this thesis work. Two complementary investigation pathways were explored which respectively focus on the fundamental aspects and on elaboration of composites from these precursors. First, the glass transition and both the melt/glass non-isothermal crystallization of PEF were investigated. A kinetic approach of these transitions revealed a peculiar behavior of PEF which is useful to better understand its processing. In addition, the high-temperature transition of cellulose Iβ was for the first time explored by means of complementary thermo-analytical and spectroscopic techniques. On the other hand, the controlled periodate oxidation of one single cellulose source was employed to generate thermoset-like “all-cellulose composites” marked by their high mechanical performances. Finally, combination of PEF and cellulose nanocrystals allows to obtain transparent thermoplastic composites in which the cellulosic entities might have nucleating effects.