Different routes for synthesis of Poly(lactic acid) : silicon-based hybrid organic-inorganic nanomaterials and nanocomposites

par Arnaud Prebe

Thèse de doctorat en Matériaux polymères

Sous la direction de Jean-François Gérard et de Philippe Cassagnau.

  • Titre traduit

    = Différentes voies de synthèse de nanomatériaux et nanocomposites à bases d’acide polylactique et d’hybrid organique-inorganique siliconé


  • Résumé

    The general aim of this work was to study the different routes that can be taken in order to generate a polymer-nanocomposite taking into account the current knowledge in this scientific domain. Consequenlty, four routes were studied: The first route starts from the preformed inorganic phase, i. E. Fumed silica, and the polymer matrix, i. E. Poly(lactic acid) (PLA). The second route starts from the preformed inorganic filler and PLA monomer, i. E. L-Lactide, in order to in-situ polymerize the L-Lactide in the presence of the fumed silica. The third route starts from the preformed polymer matrix, i. E. PLA, and the use of alkoxysilane as precursors for in-situ generation of an inorganic-rich phase into the polymer. The fourth and last route combines the generation of the inorganic-rich phase and the polymerization of the organic monomer. The objectives of this work focused on the chemical paths and processes instead of the final properties of the resulting nanocomposites. Due to the very broad series of PLA-based nanocomposites which could be generated from the different routes, we choose to have a special attention on the chemistry(ies) involved. Finally, the different routes leading to various types of PLA-nanocomposites in terms of molar mass, crystallinity and morphology were reported. The key point for having a high better state of dispersion seems to depend on the process as we demonstrated that the extrusion step offers high shear enabling a good dispersion. Moreover, it was shown that compatibility between the PLA matrix and the inorganic phase can be tailored by the functionality of the nanofiller surface or the functional groups of an interfacial agent


  • Résumé

    L’acide polylactique génère depuis quelques années un engouement certain puisqu’il apparaît comme un des biopolymères les plus aptes à remplacer les polymères issus de l’industrie pétrolière. Toutefois, afin de pouvoir prétendre remplacer ces polymères dans les applications tel que l’emballage, etc. , les propriétés mécanique se doivent d’être au moins égale. Il est maintenant bien reconnu qu’il est possible d’accroitre une multitude de propriété en nanostructurant à l’aide d’une phase inorganique les polymères. Cependant il existe plusieurs possibilité quand au procédé choisi. Ici on se propose d’étudier la production d’un nanocomposite à base d’acide polylactique et d’une phase inorganique siliconée en utilisant différentes voies de production. En premier lieu, la synthèse in-situ du PLA en présence de silice pyrogénée a été étudiée tout en faisant varier la compatibilité par la fonctionnalisation en surface. Ensuite la génération de la phase inorganique à partir de précurseur alkoxysilane a été menée directement dans l’acide polylactique fondu par extrusion réactive avec l’ajout ou non d’agent d’interface. Puis les deux voies ont été combinées afin de générer la phase inorganique dans le monomère fondu (L-Lactide) puis de polymériser celui-ci dans le même réacteur. Enfin ces trois voies ont été comparées entre elles et avec le simple mélangeage dans le fondu de silice pyrogénée avec l’acide polylactique en extrusion

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Informations

  • Détails : 1 vol. (148 p.)
  • Annexes : Références bibliogr. en fin de chapitres

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(3708)
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