Analyse thermique avancée et propriétés de transport de matériaux polylactide stéréocomplexe

Advanced thermal analysis and transport properties of stereocomplex polylactide

• Auteur / Autrice : Nagihan Varol
• Direction : Éric Dargent, Kateryna Fatyeyeva
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 26/06/2019
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation de la thèse : Université de Rouen Normandie (1966-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de physique des matériaux (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; 1996-....) - Polymères, biopolymères, surfaces (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; 1974-...)
• Jury : Président / Présidente : Loïc Le Pluart
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Loïc Le Pluart, Isabelle Royaud, Eric Dantras, Sébastien Charlon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Isabelle Royaud, Eric Dantras

Mots clés

Mots clés contrôlés

Analyse thermique

Calorimétrie différentielle à balayage

Spectroscopie de relaxation

Polymères -- Détérioration

Relaxation, Phénomènes de

Polymères amorphes

Dynamique moléculaire

Poly(L-lactide)

Acide polylactique

Mots clés libres

Stéréocomplexation

PLA stéréocomplexe

Propriétés de transport

Analyse thermique

Dynamique moléculaire

Relaxation structurale

Vieillissement physique

Spectroscopie de Relaxation Diélectrique

Calorimétrie à Balayage Rapide

Perméation

Stereocomplexation

Stereocomplex PLA

Transport properties

Thermal analysis

Molecular dynamics

Structural relaxation

Physical aging

Dielectric relaxation spectroscopy (DRS)

Fast Scanning Calorimetry

Permeation

Résumé

L’originalité de ce travail repose sur une approche physique et physico-chimique des propriétés de mélanges de polylactides de chiralité différentes (poly L-lactique acide et poly D-lactique acide) et sur l’influence de cette chiralité sur les propriétés des phases amorphes de ces matériaux. Les matériaux sont des mélanges élaborés à partir de deux homopolymères (PLLA et PDLA) selon deux méthodes ; coulée en solution ou par extrusion. Nous avons étudié des matériaux totalement amorphes et cristallisés de façon isotrope afin de générer une phase amorphe plus ou moins confinée. Il est montré que le mélange pouvant donner naissance à une phase cristalline stéréocomplexe ne peut être obtenu que dans certaines conditions. Les résultats des analyses thermiques et de perméation ont montré que le mélange PLLA/PDLA améliore certaines propriétés du matériau, notamment des propriétés barrières à l’eau et aux gaz plus élevées par rapport aux homopolymères parents. Afin d’étudier la mobilité moléculaire des phases amorphes, du vieillissement physique et de la relaxation structural (relaxation α et β), le concept de Région de Réarrangement Coopératif (CRR) a été appliqué. Il a été montré que les phases amorphes des homopolymères et du mélange ont exactement les mêmes propriétés à la transition vitreuse et dans l’état vitreux lorsque les matériaux sont totalement amorphes.

The originality of this work is based on analysis of physical and physicochemical properties of polylactide mixtures of different chirality (poly L-lactic acid and poly D-lactic acid) and on the influence of the chirality on the amorphous phase’s properties. The materials mixtures are elaborated from two homopolymers (PLLA and PDLA) according to two methods; solution casting or extrusion. Totally amorphous and isotropically crystallized materials with more or less confined amorphous phase were studied. It is shown that a stereocomplex crystalline phase can be obtained only under certain experimental conditions. The results of the thermal and permeation analyzes showed that the PLLA / PDLA mixture improved certain properties of the material, namely higher barrier properties towards liquid water and gases were obtained compared to parent homopolymers. In order to study the molecular mobility of amorphous phases, physical aging and structural relaxation (α and β relaxation), the Cooperative Rearrangement Region (CRR) concept has been applied. It has been shown that the amorphous phases of the homopolymers and the mixture have exactly the same properties at the glass transition and in the vitreous state when the materials are totally amorphous.