Mémoires de Fin d’Etudes
Etablissement
Université de Béjaia - Abderrahmane Mira
Affiliation
Département de Génie des Procédés
Auteur
IGGUI, Kahina
Directeur de thèse
M. KACI Mustapha (Professeur)
Filière
Génie des Polymères
Diplôme
Doctorat
Titre
«Etude de la Photooxydation et de l’Irradiation Gamma de Nanobiocomposites à Base de Poly(hydroxyalcanoates) (PHA) / Cloisite 30B »
Mots clés
Nanobiocomposites, poly(hydroxyalcanoates) (PHA), montmorillonite, Cloisite 30B, photooxydation, irradiation gamma et relations structure/propriétés.
Résumé
Dans le contexte de développement durable, les biopolymères ou les polymères biodégradables et/ou biocompatibles aux propriétés contrôlées font aujourd’hui, l’objet d’intenses recherches par la communauté scientifique. Ces biomatériaux représentent une alternative intéressante aux polymères synthétiques non dégradables classiques pour des applications à durée de vie limitée (emballages) ou pour le domaine biomédical (implants). Cependant, en l’état actuel, les biopolymères seuls possèdent des propriétés physiques et mécaniques limitées qui ne leur permettent pas d’être compétitifs et de remplacer entièrement les matériaux plastiques de grande diffusion. La préparation de nanobiocomposites qui sont définis comme des systèmes multiphasés et hybrides constitués d’une matrice biopolymère dans laquelle sont dispersées des charges de taille nanométriques, offre la possibilité d’améliorer certaines propriétés de ces biopolymères. En effet, en incorporant des argiles lamellaires telles que les montmorillonites organomodifées dans la matrice qui, une fois exfoliées, libèrent des feuillets de 1 nm d’épaisseur. Ces derniers peuvent permettre de réduire la perméabilité aux gaz, d’augmenter la rigidité et la contrainte, d’améliorer la stabilité thermique et de modifier la cinétique de biodégradation. Les poly(hydroxyalcanoates) (PHA) qui sont des polyesters naturels, produits par une grande variété de bactéries en tant que réserve énergétique intracellulaire, ont reçu une attention toute particulière en tant que biopolymères. Parmi les PHA commercialisés, le poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV) est considéré comme l’un des biopolymères les plus prometteurs parce qu’il possède des caractéristiques similaires aux matériaux thermoplastiques tel que le polypropylène. Si effectivement des études ont montré que les nanobiocomposites présentent de meilleures propriétés barrières, mécaniques et thermiques que la matrice, en revanche très peu de résultats sont disponibles en littérature scientifique sur le comportement de ces biomatériaux lorsqu’ils sont soumis aux radiations UV ou gamma. La sensibilité des nanobiocomposites vis-à-vis de la photooxydation (vieillissement naturel et/ou test UV accéléré) ou de l’irradiation gamma est un aspect applicatif incontournable et un pré-requis dans les industries d’emballage et de biomédical. Le but de la thèse de doctorat de Melle Iggui Kahina est donc d’étudier l’influence de la photooxydation en milieu naturel et accéléré et de l’irradiation gamma de films de nanobiocomposites à base de poly(hydroxyalcanoates) (PHA)/Cloisite 30B en fonction du taux de nanocharge. Deux voies de préparation de nanobiocomposites sont envisagées : la voie solvant (solubilisation dans le chloroforme puis évaporation) et la voie polymère fondu. L’évaluation de la dégradation se fera principalement par spectrométrie IRTF et UV-visible, la chimiluminescence et la chromatographie d’exclusion stérique. La demi-vie et la dose létale sont des paramètres qui seront déterminés pour chaque formulation de nanobiocomposites testée. Des modèles mathématiques pour décrire la cinétique de dégradation seront proposés pour chacun des modes de vieillissement utilisé. Dans cette thèse, le contrôle de la structuration de la montmorillonite organophile dans la matrice PHA sera également considéré en vue de maîtriser les propriétés finales des nanobiocomposites élaborés. Pour chaque système étudié, les relations mode de préparation/structure/propriétés seront analysés. La caractérisation des nanobiocomposites se fera à l’aide de techniques classiques comme la diffraction des rayons X, les mesures rhéologiques, la microscopie électronique à transmission, les tests mécaniques de traction, l’analyse calorimétrique différentielle à balayage, l’analyse thermogravimétrique, la nanoindentation, etc.
Statut
Validé