Stratégies d'amélioration des performances au feu du poly(acide lactique) : additifs vs. fonctionnalisation

Strategies of improving poly(lactic acid) fire performances : additives vs. functionalization

• Auteur / Autrice : Marie-Odile Augé
• Direction : Gaëlle Fontaine, Fanny Bonnet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux
• Date : Soutenance le 30/01/2024
• Etablissement(s) : Centrale Lille Institut
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité Matériaux et Transformations (Lille ; 2010-....) - Unité Matériaux et Transformations - UMR 8207 / UMET
• Jury : Président / Présidente : Florent Allais
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gaëlle Fontaine, Fanny Bonnet, Sabine Fuchs, Christelle Delaite, Sabyasachi Gaan, Serge Bourbigot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sabine Fuchs, Christelle Delaite

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ignifugeants

Fonctionnalisation chimique

Essais de comportement au feu

Extrusion

Acide polylactique

Mots clés libres

Poly(acide lactique)

Ignifugation

Fonctionalisation

Extrusion réactive

Poly(lactic acid)

Flame retardancy

Functionalization

Reactive extrusion

Résumé

Cette étude explore deux stratégies d'ignifugation du poly(acide lactique) (PLA) : la voie additive et la fonctionnalisation. La première, facile à mettre en œuvre, a été implémentée en extrusion classique. De la benzoxazine non réticulée et pré-réticulée, ainsi que de l'hexaphenoxycyclotriphosphazène (HPCP), ont été incorporés au PLA commercial. Pour aller plus loin, du L-lactide a été polymérisé par ouverture de cycle en présence de l'HPCP afin de comparer les propriétés ignifuges de ce PLA aux formulations commerciales. La seconde stratégie étudiée est la copolymérisation par ouverture de cycle du L-lactide avec des composés cycliques contenant du phosphore. Cette voie présente plus d'obstacles mais permet d'obtenir des résultats intéressants à faible taux de charge. Tous les polymères et copolymères obtenus ont été caractérisés pour évaluer la conversion des monomères, lorsque nécessaire, leur masse molaire ainsi que leurs propriétés thermiques. D'autre part, leur réaction au feu a été évaluée à travers un ou plusieurs tests

This study explores two strategies of improving poly(lactic acid) (PLA) fire performances: additive and functionalization. The first, easier to implement, was carried out through conventional extrusion. Non-cured and cured benzoxazine, as well as hexaphenoxycyclotriphosphazene (HPCP), were incorporated into commercial PLA. To delve deeper, L-lactide was polymerized through ring-opening in the presence of HPCP to compare the fire-resistant properties of this treated PLA with commercial formulations. The second strategy studied is the copolymerization through ring-opening of L-lactide with cyclic compounds containing phosphorus. This approach presents more challenges but yields interesting results at low loading levels. All obtained polymers and copolymers were characterized to assess monomer conversion, when necessary, their molecular weight, and thermal properties. Additionally, their fire response was evaluated through one or multiple tests