Water diffusion in biodegradable polymers

La diffusion de l'eau joue un rôle crucial dans la stabilité et les performances des polymères biodégradables, influençant nombre d’applications telles que les emballages alimentaires, les implants biomédicaux et les matériaux durables. Cette thèse porte sur l'étude des effets de la température, de l'hydrolyse et de la recristallisation sur le coefficient de diffusion de l'eau dans les polymères biodégradables, en particulier le poly(acide lactique) (PLA) et son mélange avec le poly(adipate-co-téréphtalate de butylène) (PBAT). La deuxième loi de diffusion de Fick est employée pour déterminer le coefficient de diffusion dans ce travail. La thèse est structurée autour de trois axes principaux :Développement d'une méthode computationnelle : Le premier axe vise à développer une méthode computationnelle permettant de résoudre la deuxième loi de Fick pour déterminer le coefficient de diffusion, en remédiant aux limitations des approximations analytiques classiques. Cette méthode analyse l'ensemble du profil de diffusion, fournissant une estimation plus fiable du coefficient de diffusion par rapport aux modèles conventionnels qui se basent sur des données de diffusion à court terme. La validité et les performances de cette approche sont confirmées à l’aide de données issues de la littérature sur la diffusion de l'eau dans le PLA et de l'oxygène dans le poly(téréphtalate d'éthylène) (PET), démontrant que cette approche élimine certaines hypothèses restrictives et offre une plus grande applicabilité. Effets de la température, de l'hydrolyse et de la recristallisation sur la diffusion dans le PLA : Le deuxième axe explore les effets de la température, de l'hydrolyse et de la recristallisation sur la diffusion de l'eau dans le PLA. L'absorption d'eau est mesurée sur une période définie à l'aide d'une balance analytique, et le coefficient de diffusion est déterminé à partir du profil de diffusion complet. La cristallinité et l'hydrolyse sont caractérisées par XRD, DSC et GPC. Les résultats révèlent l'influence de la température, de la cristallisation du polymère, de la dégradation hydrolytique et de l'agrégation de l'eau sur le comportement de diffusion. Comportement de diffusion dans les mélanges PLA/PBAT : Le troisième axe se concentre sur l'étude du comportement de diffusion dans les mélanges PLA/PBAT. Les effets du ratio de mélange, de la morphologie, de la température et des processus d'hydrolyse et de recristallisation associés sont examinés. L'étude met en évidence l'influence du rapport de mélange et de la morphologie sur la diffusion de l'eau. Cette thèse propose une approche exhaustive pour comprendre les interactions complexes affectant la diffusion de l'eau dans les polymères biodégradables. Elle fournit des éléments clés pour améliorer les performances des matériaux utilisés dans diverses applications durables.