Reactively Compatibilized Polylactide/Polyamide 11 Blends and Nanocomposites Containing Multiwall Carbon Nanotubes

Le mélange du polylactide (PLA) avec un autre polymère biosourcé tel que le polyamide 11 (PA11), qui possède des propriétés complémentaires au PLA, permet d'améliorer la ténacité du PLA. Cette démarche peut également améliorer les propriétés thermiques et les performances thermomécaniques du PLA. Cependant, une mauvaise compatibilité entre le PLA et le PA11 empêche toute amélioration des propriétés. Le mélange réactif est une méthode efficace pour améliorer la compatibilité et les propriétés mécaniques des mélanges polymères comme PLA/PA11. Dans certaines études, des allongeurs de chaînes ont été utilisés comme agents compatibilisants réactifs dans les mélanges PLA/PA11; cependant, de nombreux aspects demeurent flous et nécessitent des investigations supplémentaires. De même, des nanoparticules sont généralement incorporées dans des mélanges polymères pour améliorer leurs performances. La localisation sélective des nanoparticules dans un mélange peut être utilisée pour contrôler sa morphologie et ses propriétés. Dans cette thèse, l'amélioration des propriétés du PLA par mélange réactif avec le PA11 a été étudiée. L'effet de l'ajout de nanotubes de carbone (CNTs en anglais) sur la morphologie et les propriétés du mélange compatibilisé a été examiné. Dans ce système, les nanoparticules et l'allongeur de chaînes affectent simultanément la morphologie du mélange et les propriétés rhéologiques des composants du mélange. Dans la première partie de ce travail, une étude comparative a été réalisée sur l'état de dispersion des nanotubes de carbone multi-feuillets et double-feuillets (MWCNTs et DWCNTs (en anglais), respectivement) dans le PLA et le PA11, préparés dans les mêmes conditions de mélange. Les nanocomposites ont été préparés en mélangeur interne. La caractérisation rhéologique a montré la formation de réseaux de CNTs dans le PLA et le PA11, et les observations morphologiques ont confirmé des CNTs bien dispersés dans le PLA et la présence de certains agglomérats dans le PA11. Les augmentations relatives des propriétés viscoélastiques linéaires des nanocomposites PLA-MWCNT étaient supérieures à celles des nanocomposites PA11-MWCNT. Un seuil de percolation rhéologique plus bas a également été observé pour le PLA-MWCNT par rapport aux nanocomposites PA11-MWCNT, c'est-à-dire moins de 0.5 % en poids contre environ 2 % en poids. Des valeurs plus élevées pour la limite d'élasticité apparente et des conductivités électriques plus importantes ont été obtenues pour les nanocomposites PLA-MWCNT par rapport aux systèmes à base de PA11. Les nanocomposites contenant des DWCNTs présentaient des conductivités électriques plus élevées que ceux contenant des MWCNTs en raison du rapport de forme plus élevé des DWCNTs. Cependant, en raison d'une forte dégradation du PLA lors de l'ajout de DWCNTs, les propriétés rhéologiques des nanocomposites de PLA contenant des MWCNTs et des DWCNTs n'ont pu être comparées. L'analyse thermique mécanique dynamique (DMTA) a montré des valeurs améliorées pour le module élastique et un comportement d'amortissement réduit avec une teneur croissante en CNTs pour les deux polymères.