• Langue : Français, Anglais
• Discipline : Molécules et matière condensée
• Identifiant : 2014LIL10196
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 11/12/2014

Résumé en langue originale

Ce travail de thèse porte sur l’élaboration et la caractérisation de systèmes ternaires miscibles PLA/PEO/argile native en vue de combiner la miscibilité PLA/PEO et l'affinité PEO-argile native. La démarche de préparation des systèmes ternaires consiste alors à disperser au préalable l’argile dans une matrice PEO. Tous les mélanges PEO/argile ainsi extrudés sont des nanocomposites intercalés. Avec l’augmentation du taux de charge au-delà de 10% en masse, la mobilité des chaines confinées est fortement contrainte et le comportement rhéologique du polymère est significativement modifié. Des interactions fortes PEO-feuillets et inter-feuillets sont ainsi révélées. Ensuite, la dilution en extrudeuse au sein du PLA de mélanges maîtres PEO/argile aboutit à des nanocomposites PLA/PEO/argile native intercalés. Les empilements PEO-feuillets contenus dans les mélanges maîtres sont en fait conservés dans les mélanges ternaires en raison des interactions fortes PEO-feuillets et inter-feuillets. En conséquence, les mécanismes de séparation de phase identifiés lors du vieillissement sont significativement ralentis comparativement aux mélanges binaires PLA/PEO. Enfin, des systèmes adhérents biphasiques sont produits par surmoulage. L'interdiffusion de bicouches à l'état fondu est aussi analysée quantitativement par rhéologie dynamique. En l’absence d’argile, l’adhérence de surmoulage est significative et une cinétique rapide d’interdiffusion du fondu PLA/PEO est mise en évidence. A l’opposé, lorsqu’une fraction d’argile élevée est dispersée au sein du PEO, un temps d’interdiffusion identique ne permet plus d’obtenir un fondu homogène et la dégradation thermique est accentuée.

Résumé traduit

This PhD work is about the preparation and characterization of PLA/PEO/pristine clay miscible ternary systems with the view to combine PLA/PEO miscibility and PEO-pristine clay affinity. The strategy for preparing the ternary systems then includes beforehand the dispersion of clay into the PEO matrix. All extruded PEO/pristine clay blends are intercalated nanocomposites. While increasing clay concentration above 10%, the mobility of confined chains is strongly constrained and the polymer rheological behavior is significantly modified. PEO-clay platelet and platelet-platelet interactions are hence highlighted. Then, the dilution of PEO/clay masterbatches into PLA by extrusion leads to PLA/PEO/pristine clay intercalated nanocomposites. Stacked PEO-platelet structures contained in masterbatches are in fact maintained in ternary blends due to the strong PEO-platelet and platelet-platelet interactions. Consequently the phase segregation mechanisms identified as part of the ageing are significantly slowed down compared to PLA/PEO binary blends. Eventually, biphasic adhesive systems are processed by over-injection molding. The interdiffusion of melted bilayers is also quantitatively analyzed by dynamic rheology. Without clay, the adhesion strength is significant and a rapid interdiffusion kinetics of PLA/PEO melt is revealed. On the other hand, when a high clay loading is dispersed into PEO, the melt is no more homogeneous for the same interdiffusion time and thermal degradation is enhanced.