Investigations on the Crystallisation Kinetics and Cristalline Strctures of Poli(lactide)s

Etude des Cinétiques de Cristallisation et des Structures Cristallines des Poly(lactide)s

• Auteur / Autrice : Yong He
• Direction : Su-Ming Li
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences chimiques et biologiques pour la santé. Chimie des matériaux
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Montpellier 1
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Montpellier I. UFR des sciences pharmaceutiques et biologiques (1968-2014)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transition vitreuse

Polymères cristallins

Polymères -- Détérioration

Biopolymères

Polymères -- Fusion

Cristallisation

Résumé

Les polymères biodégradables, et en particulier les polylactides (PLA), présentent de grands intérêts dans les domaines biomédical et environnemental. Les propriétés des PLA dépendent en grande partie de la morphologie et de la cristallinité. Cette thèse a pour objectif d’étudier les cinétiques de cristallisation et les structures cristallines des PLA. Le chapitre I fait état des connaissances bibliographiques sur les généralités des PLA, en insistant sur la cristallisation et la morphologie. Le chapitre II présente l’étude sur la morphologie et la cristallisation à l’état fondu du PLLA à l’aide de la calorimétrie différentielle à balayage, microscopie optique polarisant et la microscopie électronique à balayage. Le chapitre III étudie l’influence de la masse molaire sur la cristallisation isotherme à l’état fondu, la transition vitreuse et la fusion des PLA. L’analyse par l’équation Avrami, par l’extrapolation Hoffman-Weeks, et par la théorie Lauritzen- Hoffman permet d’élucider le mécanisme et les cinétiques de cristallisation. Le chapitre IV consiste à étudier la cristallisation des PLA contenant 100, 98, 96, 94 et 92% d’unités L-lactyl. La dégradation enzymatique sélective permet d’illustrer les morphologies des sphérolites. Le chapitre V démontre un comportement unique de cristallisation du stéréocomplex obtenu d’un mélange PLLA/PDLA. La cristallisation du stéréocomplex est fortement diminuée quand plus hautes températures ou plus longues périodes de fusion sont appliquées, contrairement aux homopolymères seuls. Ce phénomène est attribué à l’état du fondu, homogène ou hétérogène.

Biodegradable polymers, and in particular polylactides (PLA), present great interests in both the biomedical and environmental fields. The properties of PLA mainly depend on the morphology and crystallinity. This work aims at elucidating the crystallization kinetics and the crystalline structures of PLA. The first chapter I consists in a survey of the literature concerning PLA, mainly on the crystallization and the morphology. The second chapter presents a study on the morphology and crystallization of PLLA from the melt by using DSC, POM and SEM. The third chapter deals with the influence of molar mass on the isothermal crystallization from the melt, glass transition and fusion of PLA. Analysis with Avrami equation, Hoffman-Weeks extrapolation, and Lauritzen-Hoffman theory allows to elucidate the crystallization mechanism and kinetics. The fourth chapter consists in studying the crystallization of PLA containing 100, 98, 96, 94 and 92% of L-lactyl units. Selective enzymatic degradation allows to illustrate the morphology of the spherulites. The fifth chapter demonstrates a unique crystallization behavior of the stereocomplex obtained from PLLA/PDLA mixture. The crystallization of the stereocomplex is strongly depressed when higher temperatures or longer periods of fusion are applied, in contrast to homopolymers. This phenomenon is attributed to the melt state, i. E. Homogeneous or heterogeneous.