= Élaboration et caractérisation de mélanges à base de polyesters biodégradables et d'élastomères

Obtenção e caracterização de misturas do polímero biodegradável P[3HB] e seu copolímero p[3HB-co-3HV] com elastômeros

Processing and characterisation of polymer blends based on biodegradable polyesters and rubbers

• Auteur / Autrice : Patricia Schimdt Calvao
• Direction : Jean-Yves Cavaillé, Nicole R. Demarquette, Catherine Gauthier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des matériaux
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Lyon, INSA en cotutelle avec Escola politécnica (São Paulo)
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne1992?-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MATEIS - Matériaux : Ingénierie et Science - UMR 5510 (Rhône) - Laboratório de Reologia e Processamento de Materiais Poliméricos. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Brésil, São Paulo)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux -- Propriétés mécaniques

Microstructure (physique)

Biodégradation

Élastomères

Polyesters

Biopolymères

Polymères

Résumé

Dans ce travail, des mélanges P[3HB] ou P[3HB-co-3HV]/ élastomère (EPDM ou PVB) ont été réalisés par différentes techniques (injection, pressage) pour notamment limiter la fragilité des matrices polyester brutes. Les mélanges ont été réalisés avec des taux massiques de de 10, 20 et 30% d’élastomère. Tout d'abord, l'effet de l'incorporation des élastomères sur, la cristallinité et la microstructure du P[3HB], les propriétés thermo-mécaniques des mélanges ainsi que l'influence de la méthode de mise en oeuvre ont été étudiées. L'ajout d'élastomères sur le P[3HB] (et P[3HB-co-3HV]) peut favoriser la nucléation, et il en résulte également une augmentation de la cristallinité de la matrice. Le PVB a montré un effet de plastification sur la structure du P[3HB]. La morphologie, la tension interfaciale, le comportement rhéologique, les propriétés mécaniques et la biodégradabilité des échantillons ont été analysés. Une morphologie du type dispersion de gouttelettes a été obtenue pour tous les mélanges, sauf pour le P[3HB]/EPDM injecté qui a montré un degré de co-continuité. Pour les mélanges injectés, les résultats indiquent que la morphologie finale est influencée fortement par les valeurs intrinsèques de viscosité de la matrice et de la phase dispersée. L'ajout d'élastomères a augmenté la résistance à l'impact du P[3HB], en particulier dans le cas du mélange P[3HB]/EPDM. L'incorporation des élastomères a entraîné une réduction du module d'élasticité et de la résistance à la traction par rapport au P[3HB] seul, toutefois l’allongement à la rupture augmente en particulier dans le cas de mélange avec PVB. La biodégradation du P[3HB] et P[3HB-co-3HV] s’est accélérée avec l'ajout d'élastomères en raison de la morphologie du type dispersion de gouttelettes des mélanges et de la diminution de la taille des sphérolites qui ont provoqué une augmentation de la zone interfaciale pour l'action des enzymes.

In this work, the effect of addition of a rubbery phase, (i) ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM) or (ii) Polyvinyl butyral (PVB), on the PHB and PHBcoHV properties is studied. The effect of rubber type on the crystallinity, the crystalline structure, thermal and dynamic-mechanical properties of the matrices and the effect of processing method to obtain the blends were investigated. The addition of elastomers on P[3HB] (and P[3HB-co- 3HV]) increases the nucleation, resulting in an increase of matrix crystallinity. PVB showed a plasticizing effect on the P[3HB] structure. Film samples showed a higher thermal degradation than injected ones, resulting in a slower crystallization and higher crystallinity. The morphology, interfacial tension, rheological behavior, mechanical properties (tensile and impact) and biodegradability of samples were also studied. A droplet dispersion morphology type was obtained for all the blends except for P[3HB]/EPDM injected samples which presented some extent of degree of continuity. The experimental results indicated that the final morphology observed for the blends was controlled by the viscosity ratio between the matrix and dispersed phase. Elastomer addition increased P[3HB] impact strength mainly for P[3HB]/EPDM blends. Moreover, elastomer incorporation resulted in a decrease of P[3HB] elastic moduli and tensile strength and increase of elongation of break, mainly for P[3HB]/PVB blends. It was observed that P[3HB] and P[3HB-co-3HV] biodegradation increased with elastomer addition due to the droplet dispersion morphology and decrease of spherulites size witch causes an increase of interfacial area for enzymes, facilitating biodegradation.