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

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 (T_g ~58 °C) relativement élevée. À des températures supérieures à T_g, le PLA est caoutchouteux, et dans le cas contraire (i.e. T < T_g) 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 T_g 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 10^5	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 10^5 D, L-PLA de	508-528
		Mw = (0,21-5,5) õ 10^5	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 T_g. 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 10^5	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 10^5	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 10^5	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 10^5	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 10^5	25
		Film ou disque de PDLLA, Mw= (1,07-5,5) x 10^5	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