Optimisation du phénomène d'émulsion dans les mélanges amidon thermoplastique/polyéthylène

L'amidon, ressource renouvelable et peu coûteuse, peut être plastifié (par du glycérol par exemple) et cette plastification permet d'obtenir un matériau appelé Amidon Thermoplastique (TPS) qui peut être mis en oeuvre à l'état fondu comme un polymère thermoplastique conventionnel tout en étant biodégradable. Ses propriétés restant plus faibles que celles obtenues pour un polymère classique, il peut être mélangé à d'autres polymères (synthétiques ou bioplastiques). Grâce au procédé développé dans notre groupe de recherche, il est possible d'obtenir des mélanges polyéthylène (PE) /TPS ayant des propriétés mécaniques proches du PE, tout en limitant l'utilisation de ce dernier. Cependant, afin d'obtenir des matériaux plus performants, la stratégie consiste à étudier précisément l'interface entre les deux matériaux constituants le mélange et la morphologie de ce dernier. Ce type de mélange étant composé de deux phases immiscibles, un agent interfacial est introduit dans le mélange afin de diminuer la tension interfaciale existante entre les deux polymères. En migrant à l'interface, un agent efficace va permettre de réduire la taille des particules de la phase dispersée et de renforcer l'interface. Les propriétés finales du matériau (en traction, de résistance à l'impact…) peuvent être ainsi améliorées. Un procédé d'extrusion en une seule étape, mis au point au sein de ce laboratoire et consistant en une combinaison entre extrudeuses bi-vis et mono-vis, est utilisé pour la fabrication des mélanges. Le TPS utilisé contient 36% de glycérol et constitue la phase dispersée du mélange (20% TPS/80% HDPE). L'agent interfacial est introduit avec la matrice polyéthylène haute densité (HDPE) et sa quantité est donnée par rapport à la phase dispersée. L'agent interfacial PE-g-MA (polyéthylène greffé avec de l'anhydride maléïque) a déjà été testé lors de précédents travaux mais montre un problème de migration vers l'interface due à sa trop grande compatibilité avec la phase matrice enHDPE. Plusieurs autres agents interfaciaux, de structures chimiques différentes, ont été testés afin de déterminer laquelle des structures chimiques de l'agent est la plus efficace pour compatibiliser le mélange PE/TPS tout en permettant la conservation voire l'amélioration des propriétés mécaniques : PE-g-MA (la référence, testé pour rendre possible la VI comparaison), PP-g-MA (polypropylène greffé avec de l'anhydride maléïque), et trois terpolymères éthylène-ester acrylique contenant de l'anhydride maléïque distribué de façon aléatoire sur la chaîne.