Improving the Processability of Polylactide for Film Blowing Application

Le polylactide (PLA) est l'un des biopolymères les plus importants ayant suscité des intérêts dans de nombreux domaines; non seulement en raison de sa production à partir de ressources renouvelables et compostable, mais aussi parce qu'il a une résistance élevée, un module élastique élevé et possède de bonnes propriétés optiques. Cependant, le PLA souffre des faiblesses qui limitent son développement pour diverses applications. Le manque de groupes latéraux réactifs, une faible cristallinité, une faible résistance à l'impact, une basse température de fléchissement sous charge (HDT), ainsi que des problèmes de mise en œuvre, c'est à dire la sensibilité à la chaleur et à l'humidité et une faible élasticité à l'état fondu sont les défis principaux à surmonter. L'objectif de cette recherche est de faciliter la transformation et la mise en forme de la résine PLA. Plus précisément, sa faible élasticité à l'état fondu limite l'usage du PLA dans les procédés de soufflage de film, de moulage par soufflage, de moussage à faible densité, etc. Il n'y a pas assez d'informations au sujet de ce problème dans la littérature scientifique. Basé sur notre revue de la littérature et en comparant le PLA avec d'autres polymères linéaires tels que le polyéthylène basse densité linéaire (LLDPE) et le polypropylène (PP) pour qui les améliorations d'élasticité à l'état fondu ont été fait par l'incorporation de polymère ramifié, il a été décidé d'utiliser des analogues ramifiés pour améliorer le comportement d'écoulement du PLA à l'état fondu. En outre, il a été observé que l'incorporation de poly (D-lactide) (PDLA) en poly (L-lactide) (PLLA) résulte en leur co-cristallisation ce qui améliore les propriétés rhéologiques en extension; cependant, ce comportement n'a pas encore été étudié en détail. Par conséquent, les principales approches de cette recherche sont basées sur l'emploi de le PLA ramifié, le stéréocomplexe de PLA et leur combinaison. Après avoir examiné différentes méthodes de ramification de PLA, la synthèse directe du PLA a été choisie en raison de sa flexibilité pour produire différentes architectures de chaîne, du contrôle sur la masse moléculaire et le potentiel d'augmenter l'élasticité à l'état fondu sans formation de gel. Différentes structures ramifiées ont été synthétisées et caractérisées afin de montrer un comportement rhéologique et une cristallinité plus intéressants que ceux du PLA linéaire. Les PLA branchés avec différentes stéréochimies ont été mélangés avec le PLA linéaire selon différents rapports de mélange pour explorer l'effet de l'architecture de branchage et leur contenu ainsi que du stéréocomplexe sur la rhéologie de polymère linéaire en cisaillement et en extension. Une viscosité plus élevée, en cisaillement et en extension, et un durcissement par déformation ont été observés par l'application de ces stratégies. Par ailleurs, une étude détaillée a révélé des modifications importantes au comportement de cristallisation suite à l'addition de ramifications. La cinétique de cristallisation en modes isotherme et dynamique a été considérablement améliorée en comparaison avec le PLA linéaire et le rôle de la nucléation des points de branchement a été démontré par des moyens différents. La formation de cristallites de stéréocomplexe entre le PDLA ramifié et le PLLA linéaire ainsi que le rôle de nucléation de cristallites de stéréocomplexe ont été étudiés et différentes morphologies internes de sphérulites de cristallites de stéréocomplexe et d'homocristaux ont été illustrées. En outre, la facilité de mise en œuvre des mélanges modifiés a été examinée dans un procédé de soufflage de film, présentant une large fenêtre de traitement et le taux de production plus élevé en comparaison avec la résine commerciale de référence. En outre, la cristallisation et les propriétés mécaniques et optiques des films produits ont été étudiées, révélant l'effet significatif des modifications de la structure sur les propriétés finales du film.