Development of High Oxygen Barrier Blown Films of PLA and PBS/PLA Nanocomposites

Cette thèse propose une exploration approfondie du développement de films nanocomposites soufflés biodégradables dotés d'une barrière à l'oxygène élevée. L'accent est mis sur le rôle crucial des interactions entre différents composés, notamment les organomontmorillonites (OMMts), le poly (acide lactique) (PLA), le poly (butylène succinate) (PBS), ainsi que les plastifiants/compatibilisants. L'objectif principal est d'améliorer simultanément les propriétés barrières à l'oxygène et les performances mécaniques de ces films. Le projet a été divisé en différentes étapes, chacune abordant des aspects spécifiques de la formulation des nanocomposites. La première partie de l'étude a porté sur l'analyse de l'impact des interactions entre les OMMTs et le PLA sur les propriétés barrière à l'oxygène des films de nanocomposites OMMT-PLA. Quatre types d'OMMTs présentant des caractéristiques distinctes : Nanomer® I.30E, Dellites® 43B et 67G, et Nanolin® DK2 ont été choisis pour la préparation des films soufflés OMMT-PLA. Un processus de mélange en deux étapes a été employé pour élaborer ces films. Dans une extrudeuse bivis, des granulés de nanocomposite OMMT-PLA ont été produits en mélangeant 3 % en masse de chaque OMMt avec la matrice PLA. Dans la seconde étape, ces granulés, après séchage, ont été introduits dans une extrudeuse monovis reliée à une filière en spirale, permettant ainsi la fabrication de films soufflés OMMt-PLA nanocomposites.

Abstract

This thesis presents an in-depth exploration of the development of biodegradable, blown nanocomposite films with enhanced oxygen barrier properties. Emphasis is placed on the crucial role of interactions among various compounds, including organomontmorillonites (OMMts), poly (lactic acid) (PLA), poly (butylene succinate) (PBS), as well as plasticizers and compatibilizers. The primary objective is to simultaneously enhance the oxygen barrier properties and mechanical performance of these films. The project is divided into different parts, each addressing specific aspects of nanocomposite formulations. The first part of the study focused on examining the effect of interactions between OMMts and PLA on the oxygen barrier properties of PLA nanocomposite blown films. Four OMMts with different characteristics: Nanomer® I.30E, Dellites® 43B and 67G, and Nanolin® DK2, were selected for preparing the films. A two-step process was employed, where 3 wt% of each OMMt was mixed with the PLA matrix in a twin-screw extruder, and these preparations were then used to produce blown OMMt-PLA nanocomposite films using a single-screw extruder.