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Etude des interactions de mélanges (polymères biodégradables/principe actif) obtenus par différentes méthodes de préparations

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par L'hachemi AZOUZ
Université A/Mira-Bejaia - Magister 2010
  

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A-I.4. Propriétés de poly(acide lactique)

A-I.4.1. Propriétés thermiques

Comme tout polymère thermoplastique, le poly(acide lactique) présente une température de transition vitreuse (Tg ~58 °C) relativement élevée. À des températures supérieures à Tg, le PLA est caoutchouteux, et dans le cas contraire (i.e. T < Tg) il devient vitreux et cassant. Comparé aux autres polymères thermoplastiques cristallins et semi-cristallins, le PLA présente une température de fusion relativement faible. Chacune des températures Tg et Tf est fonction de la masse moléculaire et de la pureté optique. La température de transition vitreuse augmente avec la masse moléculaire et avec la cristallinité du PLA. En effet, le PLA constitué d'une grande quantité d'isomère L-lactide possède une température de transition vitreuse supérieure à celle de PLA riche en isomère D-lactide. Pour un PLA stéréochimiquement pur (soit D ou L), la température de fusion est pratiquement aux environs de 180°C et une enthalpie de 40-50 J/g. La présence de lactide (méso) dans la structure de PLA peut faire diminuer Tf d'environ 50°C. Cette diminution dépend de la quantité de D-lactide incorporée dans le polymère. Cette baisse de Tf présente plusieurs implications importantes, à savoir réduction de la dégradation thermique et hydrolytique et affaiblissement de la formation de lactide. D'autre propriétés du PLA sont données dans le tableau 1 suivant (L.-T. Lim, 2008)

Tableau 1. Propriétés thermiques typiques de poly(acide lactique) (J.-F. Zhang, 2005).

Propriétés

Unités

Conditions

Valeurs

Chaleur de fusion, ÄHf

KJmol-1

L-PLA de cristallinité complète

146

 
 

Fibre de L-PLA

 
 
 

Après extrusion

2.5

 
 

Après étirage à chaud

6.4

Capacité thermique, Cp

JK-1g-1

L-PLA de :

 
 
 

Mv = 5300

0,60

 
 

Mv = (0,2-6,91) õ 105

0,54

Température de transition vitreuse, Tg

K

L-PLA de différents poids moléculaires

326-337

 
 

D,L-PLA de différents poids moléculaires

323-330

Température de fusion, Tf

K

D-PLA moulé à chaud

444,4

 
 

Mv = 1000

 
 
 

L-PLA de différents poids moléculaires

418-459

Température de décomposition,

Td

K

L-PLA de Mw = (0,5-3) õ 105 D, L-PLA de

508-528

 
 

Mw = (0,21-5,5) õ 105

528

A-I.4.2. Propriétés mécaniques

Les propriétés physiques et mécaniques de PLA dépendent de divers facteurs, rapport L/D, masse moléculaire, orientation des chaînes, et méthodes de préparation. L'inconvénient le plus important de PLA utilisé comme plastique est sa faible flexibilité. Le poly(acide lactique) est un matériau rigide, cassant, et probablement déformable à des températures supérieures à Tg. Donc, il est préférable d'améliorer les propriétés mécaniques de PLA pour élargir son domaine d'application. En effet, les propriétés mécaniques peuvent être améliorées par le contrôle du rapport L/D ou par l'utilisation d'un catalyseur spécifique lors de la polymérisation de PLA. Le poly(acide lactique) faiblement enchevêtré et réticulé peut être polymérisé à une température inférieure à sa température de fusion, et le polymère ainsi obtenu montre une grande résistance mécanique (jusqu'à 805 MPa).

Le degré de cristallinité d'un polymère dépend de plusieurs facteurs, citant la masse moléculaire, traitement thermique et le temps de traitement thermique. Poly(L-acide lactique) est cristallin par contre le poly(D, L-acide lactique) est amorphe. À cause de cette différence de cristallinité, PLLA présente de meilleures propriétés mécaniques que PDLLA sachant qu'ils ont la même masse moléculaire. En plus, PLLA traité à chaud possède de meilleures propriétés mécaniques que celui non traité à cause de l'augmentation de la cristallinité sous l'effet de chauffage. PLA lentement cristallisé devient très résistant, cela montre que la présence des domaines cristallins à un effet positif sur la ductilité. PLA de masse moléculaire élevée présente une résistance mécanique importante, par exemple, l'augmentation de la masse moléculaire de PLLA de 23 à 67 KDa, la résistance à la flexion sera augmentée de 64 à 106 MPa mais la résistance à l'étirement reste la même 59 MPa. L'augmentation de la masse moléculaire de PDLLA de 47,5 à 114 KDa, la résistance à la flexion et la résistance à l'étirement seront augmentées de 49 à 53 MPa et de 84 à 88 MPa, respectivement (A. P. Gupta,

2007). Le poly(acide lactique) amorphe d'un réseau orienté possède une résistance à l'étirement aux environ de 460 MPa. L'auto-renforcement et l'étirement à chaud améliore aussi les propriétés mécaniques de PLA. En effet, ce ci peut être réalisé par l'alignement des molécules de polymère pour avoir un degré d'orientation élevé des chaînes, c'est la transformation d'une structure sphérique vers une structure fibreuse. Le tableau 2 suivant résume les propriétés mécaniques typiques du PLA (J.-F. Zhang, 2005).

Tableau 2. Propriétés mécaniques typiques de polyacide lactique.

Propriétés

Unités

Conditions

Valeurs

Limite élastique à la
traction

 

Film ou disque de PLLA, Mw= (0,5-3) x 10-1

28-50

 

MPa

Fibres PLLA

Jusqu'à 870

 
 

Film ou disque de PDLLA, Mw= (1,07-5,5) x 105

29-35

Module d'élasticité

 

Film ou disque de PLLA, Mw= (0,5-3) x 10-1

1200-3000

 

MPa

Fibres PLLA

Jusqu'à 9200

 
 

Film ou disque de PDLLA, Mw= (1,07-5,5) x 105

1900-2400

Module de stockage
à la flexion

MPa

Film ou disque de PLLA, Mw= (0,5-3) x 10-1

1400-3250

 
 

Film ou disque de PDLLA, Mw= (1,07-5,5) x 105

1950-2350

Allongement à
l'extrémité élastique

 

Film ou disque de PLLA, Mw= (0,5-3) x 10-1

3,7-1,8

 

%

Film ou disque de PDLLA, Mw= (1,07-5,5) x 105

4,0-2,5

 
 

Film ou disque de PLLA, Mw= (0,5-3) x 10-1

6,0-2,0

Allongement à la

 

Fibres PLLA dans le toluène

12-26

rupture

%

Fibres PLLA Mw= 1,8 x 105

25

 
 

Film ou disque de PDLLA, Mw= (1,07-5,5) x 105

6,0-5,0

Résistance aux
cisaillements

MPa

PLLA

54,5

Module de
cisaillement

MPa

Mono-filament de PLLA

1210-1430

Résistance à la
flexion

MPa

PLLA

132

Module de flexion

MPa

PLLA

2800

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