Improving Performance Characteristics of Poly (Lactic Acid) (PLA) Through Blending With Poly (Butylene Adipate-Co-Terephthalate) (PBAT) And Incorporation of Cellulose Nanocrystals (CNCs)

In this research, our objective was to develop poly (lactic acid) (PLA) and poly (butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT)/ cellulose nanocrystal (CNC) nanocomposites and PLA/PBAT (75 wt%/25 wt%) blends containing 1 wt% cellulose nanocrystals (CNCs) with highly improved properties in comparison to those of neat PLAs (semicrystalline (sc) and amorphous (a)) and PBAT. Petroleum-sourced, but biodegradable PBAT was blended with PLA and bio-based CNCs as a filler to produce biodegradable hybrid blend nanocomposites. The CNCs are intrinsically hydrophilic properties that limit their usage to a few water-soluble or latex-based polymers. As a reinforcing agent in hydrophobic polymers or polymer blends, Surface modification or compatibilization is necessary to achieve a good dispersion and distribution, which in turn result in improvement in polymers or polymer blend properties. However, in this thesis, we used pristine CNCs that were dispersed in PLAs and PBAT through a novel method based on the thermodynamic selection of solvents for dispersion and distribution of CNCs and dissolution of polymers, respectively.

Résumé

Dans cette recherche, notre objectif était de développer des nanocomposites poly (acide lactique) (PLA) et poly (butylène adipate-co-téréphtalate) (PBAT)/ cellulose nanocristaux (CNC) et des mélanges PLA/PBAT (75% wt/25% wt) contenant 1 wt % CNC aux propriétés très améliorées par rapport à celles des PLA de base (semi-cristallins (sc) et amorphes (a)) et des PBAT. Du PBAT d'origine pétrolière, mais biodégradable, a été mélangé avec du PLA et des nanocristaux de cellulose biosourcée (CNC) comme charge pour produire un mélange hybride biodégradable de nanocomposites. Les CNC ont des propriétés intrinsèquement hydrophiles qui limitent leur utilisation à quelques polymères hydrosolubles ou à base de latex. En tant qu'agent de renforcement dans les polymères hydrophobes ou les mélanges de polymères, la modification de surface ou la compatibilité est nécessaire pour obtenir une bonne dispersion et distribution, qui à leur tour entraînent une amélioration des propriétés des polymères ou des mélanges de polymères. Cependant, dans cette thèse, nous avons utilisé des CNC vierges qui ont été dispersées dans des PLA et des PBAT grâce à une nouvelle méthode basée sur la sélection thermodynamique des solvants pour la dispersion et la distribution des CNC et la dissolution des polymères, respectivement.