Développement de films polymères fonctionnels à propriétés de transport de gaz et d’eau contrôlées pour les applications liées au diagnostic médical

Development of multifunctional polymer films with specific gas and water permeability for medical diagnosis devices

• Auteur / Autrice : Alexane Sexton
• Direction : Éliane Espuche, Fabrice Gouanvé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique-Chimie
• Date : Soutenance le 26/05/2023
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ingénierie des Matériaux Polymères (Auvergne Rhône-Alpes ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : René Fulchiron
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sandra Domenek, Laurent Lebrun, Valérie Gaucher
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Sandra Domenek, Laurent Lebrun

Mots clés

Mots clés contrôlés

Zéolites

Polyoléfines

Plastifiants

Perméabilité

Pellicules plastiques

Composites

Mots clés libres

Polyoléfine

Matériaux composites

Zéolithe

Plastifiant

Perméabilités aux gaz et à l’eau,

Propriétés mécaniques et optiques

Polyolefin

Composite material

Zeolite

Plasticizer

Water and gas permeability

Mechanical and optical properties

Résumé

Le contrôle des mécanismes de transport des petites molécules telles que O2, CO2, et l’eau est un paramètre primordial pour des applications en lien avec les secteurs de la santé. Le poly(4-méthyl-1-pentène) (PMP) est actuellement utilisé pour de telles applications car il présente une sélectivité gaz/eau élevée tout en étant transparent. Néanmoins, il existe un intérêt à pouvoir développer des alternatives à ce matériau. Dans ce cadre, les copolymères statistiques polypropylène-éthylène (PP-PE) ont été identifiés comme potentiels substituts au PMP de par leur structure chimique non polaire. Dans ce travail, différentes voies visant à augmenter la perméabilité aux gaz O2 et CO2 de films PP-PE élaborés par voie fondu ont été développées : l’introduction de tamis moléculaires de type zéolithes et/ou d’un plastifiant, le sébacate de dioctyle. L’influence de la nature et de la quantité des agents modifiant sur les propriétés fonctionnelles de la matrice PP-PE ont été étudiées. La caractérisation des systèmes en termes de morphologie, mobilité de chaînes, propriétés mécaniques, de perméabilité aux gaz et à l’eau ainsi que les propriétés optiques a permis d’établir les relations structure-propriétés fonctionnelles.

The control of the transport mechanism for small molecules such as O2, CO2 and H2O is a crucial parameter for medical diagnosis devices. Currently, poly(4-methyl-1-pentene) (PMP) is used for applications which require high gas/water selectivity and transparency of the material. In the context of alternative materials, random polypropylene-ethylene copolymers were selected due to their non-polar structure. In this work, different routes have been developed to increase O2 and CO2 transport properties of PP-PE matrices prepared by melt process: the introduction of zeolite porous fillers or/and plasticizer (dioctyle sebacate) adding. The influence of the nature and quantity of each additive on morphology, polymer chain mobility, gas and water permeability as well as mechanical and optical properties were investigated. Moreover, the detailed characterization of the developed materials allowed the establishment of the structure-functional properties relations.