Nouveaux polyesters biosourcés pour l'emballage alimentaire : synthèse, propriétés thermiques, mécaniques et de transport

New bio-based polyesters useful in food packaging : synthesis, thermal, mechanical and transport properties

• Auteur / Autrice : Xuelian Liu
• Direction : Nicolas Desilles, Laurent Lebrun
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 09/04/2021
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale normande de chimie (Caen)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (Saint-Etienne-du-Rouvray ; 1985-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Polymères, biopolymères, surfaces (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; 1974-...)
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Bruzaud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Desilles, Laurent Lebrun, Nathalie Gontard, Sophie Guillaume
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nathalie Gontard, Sophie Guillaume

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aliments -- Emballage

Adsorption

Membranes de séparation des gaz

Polymères biosourcés

Propriétés mécaniques

Propriétés thermiques

Polyesters

Mots clés libres

Polyesters biosourcés

1,4:3,6-dianhydrohexitols

2,6-pyridinedicarbonyl

Perméation aux gaz

Perméation à la vapeur d’eau

Sorption de l’eau

Bio-based polyesters

1,4:3,6-dianhydrohexitols

2,6-pyridinedicarbonyl

Gas permeation

Water vapor permeation

Water sorption

Thermal properties

Mechanical properties

Food packaging

Résumé

Cette thèse s’intéresse à la synthèse de (co)polyesters à base de 1,4:3,6-dianhydrohexitols et/ou de 2,6-pyridinedicarbonyl pour des applications dans l’emballage alimentaire. Des polyesters contenant des motifs isophthaloyl ou 2,5-pyridinedicarbonyl ont également été synthétisés à titre de comparaison. Leurs propriétés thermiques et mécaniques ont été étudiées, et l’accent a été mis sur les propriétés de sorption/perméation à l’eau et aux gaz (N₂, O₂, CO₂). De grandes différences ont été obtenues au niveau des propriétés thermiques (Tg = 0∼64 °C, Tm = 45∼124 °C) et mécaniques (Ε = 125 ∼ 2100 MPa, σb =1 ∼ 59 MPa, εb = 2.5 ∼ 420%) pour les films. Les propriétés barrière se sont également révélées bonnes à excellentes (résultats optimaux :, ce q PH₂o = 90 barrer (à ɑw ≅ 0. 6), PN₂ = 0.014 barrer, PO₂ = 0.025 barrer, PCO₂ = 0.12 barrer) ce qui suggère un large éventail d’applications dans l’emballage alimentaire.

A series of (co)polyesters based on 1,4:3,6-dianhydrohexitols and/or 2,6-pyridinedicarbonyl for food packaging applications were synthesized. Polyesters containing isophthaloyl or 2,5-pyridinedicarbonyl units were also synthesized for comparisons. The successfully obtained polymer films were investigated in terms of thermal and mechanical properties, and particularly the sorption/permeation properties towards water and gases (N₂, O₂, CO₂) were studied. Wide ranges in thermal (Tg = 0∼64 °C, Tm = 45∼124 °C) and mechanical properties (Ε = 125 ∼ 2100 MPa, σb =1 ∼ 59 MPa, εb = 2.5 ∼ 420%) were obtained for films. Meanwhile, good to excellent barrier properties were achieved (optimum results: PH₂o = 90 barrer (at ɑw ≅ 0. 6), PN₂ = 0.014 barrer, PO₂ = 0.025 barrer, PCO₂ = 0.12 barrer), suggesting numerous applications in food packaging.