Elaboration et caractérisation de matériaux à base de polyacide lactique (PLA) : Effet des traitements thermiques et de la plastification sur les propriétés mécaniques, rhéologiques et structurales

Abstract

Le poly(acide lactique) (PLA) est un polymère biosourcé et biodégradable qui suscite un intérêt grandissant auprès des mondes académique et industriel dans le cadre de la substitution des plastiques conventionnels par des plastiques plus respectueux de l’environnement. Cependant, l’utilisation à grande échelle du PLA est limitée principalement par sa fragilité, sa faible stabilité thermique et sa lente cinétique de cristallisation. L’objectif de cette thèse et d’apporter des améliorations aux propriétés du PLA par plastification et recuit thermique. Dans une première partie, l’effet de la plastification sur les propriétés du PLA a été étudié, en utilisant le polyéthylène glycol (PEG) de faible masse molaire comme plastifiant. Des films constitués de mélanges PLA/PEG de différentes compositions ont été élaborés par la méthode d’évaporation de solvant. La calorimétrie différentielle à balayage (DSC), l’analyse mécanique dynamique (DMA) et la rhéométrie dynamique ont été utilisées pour la caractérisation des films. L’incorporation du PEG au PLA a permis d’une part de diminuer sa température de transition vitreuse, sa température de cristallisation à froid, et sa viscosité complexe à l’état fondu, et d’autre part d’améliorer son aptitude à la cristallisation. Dans une deuxième partie, l’effet combiné de la plastification et du recuit sur les propriétés du PLA a été mis en évidence. Des films amorphes de PLA pur et de PLA plastifié avec 10 % en masse de PEG ont été recuits à différentes températures Ta = 80-120 °C pendant des temps ta = 1 et 24 h, puis caractérisés par DSC et DMA. Les résultats de la DSC ont montré que la structure cristalline du PLA (teneur en phases α′ et α) développée durant le recuit dépend non seulement de Ta ou de ta, mais elle est aussi influencée par l’ajout de PEG. De plus, une meilleure cristallinité a été obtenue pour les films plastifiés durant le recuit. Les résultats de la DMA ont montré que le recuit permet d’améliorer la résistance à la chaleur du PLA.