Etude microstructurale et modification des propriétés d’un polyester biodégradable

Abstract

Le poly (butylène succinate) (PBS) est un polymère biodégradable qui suscite un intérêt croissant tant dans les milieux académiques qu’industriels. Toutefois, ses performances restent limitées pour certaines applications, ce qui motive la recherche de voies d’amélioration. L’objectif de cette thèse est d’étudier deux approches complémentaires pour améliorer les propriétés du PBS : l’utilisation d’un PBS étendu commercialisé (PBSu) et l’incorporation de différentes charges dans le PBSu afin de développer des composites biodégradables aux performances désirées. La première partie de ce travail a été consacrée à l’étude de l’influence de l’extension de chaîne sur les propriétés du PBS. Les résultats ont montré que l’extension de chaîne induit une amélioration notable des propriétés viscoélastiques, ainsi que de la stabilité thermique du PBSu en raison de l’augmentation de la masse molaire et des enchevêtrements moléculaires. Dans la seconde partie de cette étude, des composites et nanocomposites ont été élaborés à partir du PBSu et de trois types de charges (MMT, SiO2 et fibre d’alfa), à différentes teneurs, par un procédé de mélange à l’état fondu compatible avec les procédés industriels.L’analyse FTIR a mis en évidence des interactions significatives dans la matrice composite, notamment par la présence de liaisons Si–O–Si dans les systèmes à base de silice et de MMT. L’analyse MEB a confirmé une bonne dispersion des charges. L’analyse thermique (TGA) a montré une amélioration de la stabilité thermique dans les composites PBSu/SiO2, tandis qu’une réduction a été observée avec 20 % de MMT et 10 % de fibre d’alfa. Les résultats de DSC ont souligné que la MMT agit comme agent nucléant en augmentant la densité de nucléation, tandis que la silice et la fibre d’alfa ont renforcé la cristallinité de la matrice. Enfin, les propriétés rhéologiques ont montré que la MMT améliore la viscosité complexe à faibles teneurs, tandis que la silice et la fibre d’alfa ont amélioré les propriétés dynamiques du PBSu par de fortes interactions charge-polymère.