Etudes diélectriques des matériaux biodégradables et/ou bio-sourcés

Dielectric study of biodegradable and/or bio-based polymeric materials

• Auteur / Autrice : Vikas Hegde
• Direction : Pascal Rain, Laurent Heux, Olivier Gallot-Lavallée
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 13/07/2017
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie électrique (Grenoble, Isère, France ; 2007-....) - Centre de recherches sur les macromolécules végétales (Grenoble, Isère, France ; 1966-....)
• Jury : Président / Présidente : François Buret
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascal Rain, Laurent Heux, Christophe Guillermin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Juan Jorge Martinez Vega, Sébastien Pruvost

Mots clés

Mots clés contrôlés

Diélectriques

Propriétés thermiques

Polymères biosourcés

Mots clés libres

Propriétés diélectriques

Polymères biodegradables

Relaxation diélectrique

Polymères bio-Sourcés

Propriétés électriques

Propriétés thermiques

Dielectric properties

Biodegradable polymers

Dielectric relaxation

Bio-Based polymers

Electrical properties

Thermal properties

Résumé

L'utilisation extensive des combustibles fossiles, l'émission de gaz à effet de serre dans l'atmosphère et les difficultés de recyclage des résidus de consommation incitent au recours accru aux polymères biodégradables. Dans le domaine du génie électrique, de nombreux polymères trouvent des applications dans les systèmes d'isolation des matériels électriques. Ces polymères sont issus du pétrole, peu respectueux de l'environnement et la plupart d'entre eux ne sont pas biodégradables. Dans le but de les remplacer, des polymères biodégradables ont été explorés.Une revue des travaux de recherche sur les polymères biodégradables dans le domaine du génie électrique a été réalisée. Les propriétés thermiques et électriques de polymères biodégradables et conventionnels sont rapportées et comparées.Les polymères biodégradables et / ou biosourcés sélectionnés et mis en œuvre sont le Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV), le polycaprolactone (PCL) et l’acide polylactique PLA. Un matériau nanocomposite basé sur PLA a également été préparé. Les propriétés diélectriques pour une large gamme de température et de fréquence ont été mesurées par spectroscopie diélectrique et analysées en s’appuyant sur les propriétés thermiques obtenues par DSC et DMA. La résistivité volumique et la tenue diélectrique ont pu également être mesurées. Ces polyesters biodégradables sont comparés aux polymères conventionnels.

The declining resources of fossil fuels, increase in wide-spread pollution, emission of green-house gases and difficulties in recycling waste materials are pushing biodegradable polymers into prominence. In the domain of electrical engineering, many polymers find applications in various electrical insulation systems. These polymers are petro-based, not eco-friendly and most of them are not biodegradable. With an objective to replace conventional products, biodegradable polymers are explored for their dielectric properties.In this work, a detailed study on the present status in the research work on biodegradable polymers in the electrical engineering domain is presented. Thermal and electrical properties of both biodegradable and classical polymers are compiled and compared.The polymers processed and studied were Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV), Polycaprolactone (PCL), Poly(lactic acid) (PLA) and PLA based nanocomposite. Dielectric properties for a wide range of temperature and frequency were measured by dielectric spectroscopy and analyzed with the help of DSC and DMA experiments. Volume resistivity and electrical breakdown were measured on few polymers. These biodegradable polyesters were compared with conventional polymers.