Morphology of PLA/PBAT/PA ternary blends - Mines Paris Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2017

Morphology of PLA/PBAT/PA ternary blends

Morphologie des mélanges ternaires PLA/PBAT/PA

Yang Fu
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1005636

Résumé

This work aims at achieving direct core-shell morphologies by melt mixing in blends with three polymers, polylactic acid (PLA). poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) and a copolyamide (PA). The final goal is to improve the toughness of PLA. The morphology of multi-phase polymer blends is controlled by interfacial tensions between the components. The morphology of ternary blends can be predicted from the relative values of the three spreading coefficients characterizing the triplet of polymers. Spreading coefficients are calculated from interfacial tensions of couples of components. The determination of interfacial tensions between PLA, PBAT and PA predicts a complex dispersed morphology in the PLA matrix where PA sub-inclusions are partly encapsulated in the PBAT phase. Such a morphology was indeed obtained by melt mixing of the three components (scanning electron microscopy observations). In a second step, selective compatibilization was used to modify the PA sub-inclusion location. To this end, PBAT-b-PLA and PA-b-PBAT di-block copolymers were synthesized. The presence of the di-block copolymers enabled to modify the interfacial tension in PLA/PBAT and PA/PBAT. The modification of the interfacial tension balance was shown to successfully change the morphology from semi-encapsulation to full encapsulation of PA sub-inclusions in the PBAT drops. The mechanical performance of this ternary blend was evaluated.
Ce travail vise à obtenir une morphologie cœur-peau directement lors du mélangeage à l’état fondu de mélanges de trois polymères, l'acide polylactique (PLA), le poly(butylène adipate-co-téréphtalate) (PBAT) et un copolyamide (PA). Le but final est d'améliorer la ténacité de l'acide polylactique. La morphologie de mélanges de polymères multiphasiques est contrôlée par la thermodynamique du système. La morphologie des mélanges ternaires peut être prédite à partir des valeurs relatives des trois coefficients d'étalement caractérisant le triplet de polymères. Les coefficients d'étalement sont calculés à partir des tensions interfaciales entre les composants pris deux à deux. La détermination des tensions interfaciales entre le PLA, le PBAT et lePA prédit une morphologie dispersée complexe dans la matrice PLA où les sous-inclusions de PA sont partiellement encapsulées dans la phase PBAT. Cette morphologie a bien été obtenue par mélange à l'état fondu des trois composants (observations en microscopie électronique à balayage). Dans une seconde étape, une compatibilisation sélective a été utilisée pour modifier l'emplacement des sous-inclusions de PA. A cette fin, deux copolymères diblocs PBAT-b-PLA, PA-b-PBAT ont été synthétisés. La présence des copolymères a permis de modifier la tension interfaciale des couples PLA/PBAT et PA/PBAT. Cette modification de l'équilibre des tensions interfaciales a été la clef pour passer d’une semi-encapsulation à une encapsulation complète des sous-inclusions de PA dans les gouttes de PBAT. La performance mécanique de ce mélange ternaire a été évaluée.
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Dates et versions

tel-01978343 , version 1 (11-01-2019)
tel-01978343 , version 2 (11-04-2019)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01978343 , version 1

Citer

Yang Fu. Morphology of PLA/PBAT/PA ternary blends. Materials. Université de recherche Paris Sciences et Lettres  PSL Research University, 2017. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01978343v1⟩
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