Effect of Stereochemistry and Molecular Weight on the Thermal and Rheological Behavior of Poly(L-lactide) and Poly(meso-lactide) Blends

Cette étude examine le comportement thermique, rhéologique et la morphologie du poly(L-lactide) (PLLA), du poly(méso-lactide) et de leurs mélanges sur une large gamme de composition. Les caractérisations ont été réalisées par calorimétrie différentielle à balayage (DSC), microscopie à force atomique (AFM) et rhéométrie. Une miscibilité partielle est suspectée pour les compositions de 10% et 90% w/w% HMW PLLA/ HMW PMLA, tandis que les compositions de 30 w%, 50 w% et 70 w% de PLLA à faible et haut poids moléculaire semblent plutôt immiscibles. La DSC a révélé des températures de transitions vitreuses (Tg) plus faibles pour le PMLA que pour le PLLA, lesquelles augmentaient avec le poids moléculaire, soit 47.6 ± 0.1 °C pour le LMW PMLA et 48.2 ± 0.1 °C pour le HMW PMLA, et 61.5 ± 0.1 °C pour le LMW PLLA et 61.8 ± 0.4 °C pour le HMW PLLA. La DSC a également révélé la présence de deux Tg pour les mélanges supposés immiscibles, correspondant à celles des phases pures, pour l’ensemble des mélanges de PLLA et PMLA à faible et haut poids moléculaire. Enfin, une seule Tg a été observée pour les mélanges partiellement miscibles, soit les mélanges de 10% et 90% w/w% HMW PLLA/ HMW PMLA. Les observations effectuées via AFM ont révélé une morphologie de type émulsion pour les compositions contenant 30 w% et 70 w% de HMW PLLA, et une structure co-continue pour le mélange de 50 w% HMW PLLA. L’AFM a aussi relevé la présence de phase mineur dans la phase majeur et vice versa pour les mélanges 30 w% et 70 w% de HMW PLLA, indiquant une possible miscibilité partielle ou la simple présence d’hétérogénéité dû à la cristallinité du PLLA pour ces compositions. Les résultats obtenus par cisaillement oscillatoire à faible déformation (SAOS en anglais) ont démontré que le PLLA a une plus haute viscosité que pour le PMLA, et que la viscosité du PLLA et du PMLA augmente avec le poids moléculaire. La règle de Cox Merz a été vérifiée pour le PLLA et le PMLA, et les essais en balayage de temps ont révélé que le PMLA se dégrade plus rapidement et à une température plus faible que le PLLA. Les résutats SAOS ont aussi révélés la présence d’un épaulement à basse fréquence dans le module élastique pour tous les mélanges immiscibles à faible et haut poids moléculaire, ainsi qu’un plus léger épaulement pour les mélanges partiellement miscibles. Les modèles de Palierne et de Gramespacher–Meissner ont permis d’ajuster efficacement les données SAOS des mélanges supposés immiscibles de HMW PLLA et de HMW PMLA et d’estimer le temps de relaxation de la phase dispersée, renforçant ainsi l’hypothèse d’immiscibilité pour ces compositions.