Synthèse et modification d'un polyester biodégradable pour application agro-textile : le poly(butylène succinate)

Synthesis and modifications of a biodegradable polyester for agro-textiles : poly(butylene succinate)

• Auteur / Autrice : Marie Vandesteene
• Direction : Françoise Fenouillot-Rimlinger, Alain Rousseau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux polymères
• Date : Soutenance le 27/03/2015
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• 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 : Yves Grohens
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Françoise Fenouillot-Rimlinger, Alain Rousseau, Yves Grohens, Noëlle Billon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Noëlle Billon
• DOI : 10.70675/f32e73d9zd2adz41a6zb94azea4b2ac1f8b5

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux

Polyesters

Mots clés libres

Matériaux

Polyester aliphatique

PBS - Poly(butylène succinate)

Polycondensation

Biodégradabilité

Biosourcé

Filage voie fondue

Textile technique

Polyester biodégradable

Agro-Textiles

Materials

Aliphatic polyester

PBS - Poly(butylene succinate)

Polycondensation

Biodegradability

Biobased

Melt-Spinning

Technical textile

Biodegradable polyester

Agro-Textiles

Résumé

Au cours des dernières décennies, l’utilisation de polymères biodégradables a connu un regain d’intérêt pour des applications agricoles. Dans cette étude, nous nous concentrons sur le développement de textiles biodégradables destinés à la protection anti-insecte des cultures. Actuellement, ces textiles doivent être collectés par des entreprises après la saison agricole et entraîne un coût non négligeable pour l’utilisateur. Une alternative serait d’avoir des agro-textiles qui pourraient être collectés par l’utilisateur et minéralisés après quelques mois. Les polymères biodégradables pourraient répondre à ces objectifs. Dans cette étude, nous nous sommes concentrés sur le poly(butylene succinate) un polymère biodégradable et biosourcé. Le PBS a été synthétisé sur un pilote de polycondensation. Néanmoins, le PBS issu de cette synthèse présente de faibles propriétés rhéologiques. La structure du PBS a donc été modifiée par l’incorporation de branchements ou d’allongeurs de chaines. Les propriétés mécaniques ont également été optimisées via la synthèse de systèmes PBS/PLA transréagits et de PBS nanocomposites. Ces PBS modifiés ont été testés au filage. Finalement un fil de PBS avec 0,5% de silice sphérique a été produit à plus grande échelle et un textile a été fabriqué. Le vieillissement de ces fils PBS a été étudié et la conservation des propriétés mécaniques durant l’utilisation du fil en extérieur a été validée. Enfin, une dernière approche plus exploratoire a été testée. Elle consiste en la modification du PBS par des interactions supramoléculaires réversibles en température.

In the last decade, biodegradable polymers have gained significant interest for agricultural applications. Here we focus on the development of biodegradable textiles for insect-proof nets. Currently these textiles must be collected by specialized companies after the growing season and generate disposal cost. An ideal agrotextile would be collected by the user at the end of the growing season, and undergo full mineralization within few months. These requirements can be achieved by using biodegradable polymers. In this study, poly(butylene succinate) (PBS), a biobased and biodegradable polymer was studied. PBS was synthesized by polycondensation on a pilot plant reactor. Because of low rheological properties of the synthesized polyester, the chemical structure of PBS was modified by several approaches like chain extension or branching. The mechanical properties were tuned with the synthesis of PBS/PLA transreacted systems and PBS nanocomposites. These modified PBS were tested upon fiber spinning. Finally a PBS yarn with 0,5% spherical silica was produced at higher scale and a textile was done. Ageing of the PBS yarns was also studied and the conservation of the mechanical properties during use of the textile was validated. Lastly a more exploratory approach was tested. It is synthesis of modified PBS by supramolecular interactions, which are reversible upon temperature.