Soutenance de thèse d’Emilie Forestier

– Pr.U. Valérie GAUCHER (Univ. Lile-Unité Mat. et Transformations, Cité Scientifique, Villeneuve d’Ascq) : rapporteur

– Pr.U. Isabelle ROYAUD (Univ. de Lorraine-Inst. Jean Lamour, Nancy) : rapporteur

– D.R. Sylvain CAILLOL (Ecole Nat. Sup. de chimie de Montpellier-Inst. Charles Gerhardt, Montpellier) : examinateur

– Pr.U. Allison SAITER (Univ. de Rouen Groupe Physique des mat.-EIRCAP,St Etienne du Rouvray) : examinateur

– I.R. Christelle COMBEAUD (MINES ParisTech-CEMEF, Sophia Antipolis) : examinateur

– M.C. Nathanaël GUIGO (Univ. Côte d’Azur- Inst. de Chimie de Nice, Nice) : examinateur

– Pr.U. Nicolas SBIRRAZZUOLI (Univ. Côte d’Azur- Inst. de Chimie de Nice, Nice) : examinateur

– I.R. Roy VISSER (Avantium Zekeringstraat, Amsterdam, Pays-Bas) : invité

– Ing. Mikaël DERRIEN (Sidel, Octeville-sur-Mer) : invité

Ce travail a pour but de fournir une meilleure compréhension du comportement mécanique ainsi que du développement microstructural d’un polymère biosourcé, le PEF. En effet, ce polymère est de plus en plus évoqué pour remplacer un des matériaux les plus utilisés dans l’emballage alimentaire, le PET. Le PEF peut être considéré comme l’analogue biosourcé du PET. La différence entre ces deux matériaux est la présence d’un cycle furanique (composé d’un atome d’oxygène possédant deux doublets non liants) dans le PEF à la place du cycle benzénique. Par rapport au PET, cette spécificité du PEF est responsable d’une température de transition vitreuse ainsi que d’un module élastique plus élevés, d’une vitesse de cristallisation plus lente, d’un cristal moins stable et d’une fusion à plus basse température.

A partir de l’étude de l’étirage du PET amorphe, et de son développement microstructural, l’étirage uniaxial du PEF amorphe a été étudié. En considérant les différences architecturales des chaines, il apparaît que le PEF et le PET ne peuvent pas être étirés dans les mêmes conditions (vitesse de déformation et température). Pour réaliser des tests mécaniques (étirage uniaxial et biaxial) qui correspondent au PEF, il est nécessaire de définir au préalable la gamme de formage ainsi que des conditions d’étirage adaptées. Dans ce but, un protocole d’étirage spécifique, basé sur la construction et l’utilisation d’une courbe maîtresse à la température de référence propre à chaque matériau, a été défini et appliqué au PEF et au PET. Cette courbe permet de connaitre l’état physique initial du matériau en relation avec les couples vitesse de déformation/température. Le contrôle de l’étirage, ainsi que l’utilisation de paramètres d’étirage qui tiennent compte de l’état physique initial du matériau, conduisent à la formation d’un cristal qui va augmenter la stabilité thermique ainsi que la rigidité du matériau. Le comportement mécanique du PEF révèle qu’avec des conditions d’étirage correctes, il se comporte comme le PET. Dans les premières étapes de l’étirage, les deux matériaux présentent une réponse mécanique très similaire. Une différence majeure concernant le moment d’apparition du cristal existe entre le PEF et le PET. En effet, la phase cristalline du PEF doit d’abord se former avant qu’il puisse durcir sous étirage. Jusqu’à la fin de l’étirage, le cristal n’évolue quasiment plus. Au contraire, le PET forme dans un premier temps une mésophase. L’existence du cristal dépend de la déformation finale imposée et des conditions de refroidissement.

La microstructure induite sous étirage a été largement étudiée et comparée à celle présente dans un échantillon cristallisé statiquement. Une grande similitude est notée entre ces deux modes de cristallisation, spécialement au niveau de la définition du cristal. Il apparaît que la microstructure induite sous étirage est plus contrainte que celle obtenue après une cristallisation statique. Ce travail a également mis en évidence que la microstructure formée lors de l’étirage du PEF est relativement similaire et ce, quelles que soient les conditions d’étirage. Pour le PET, le développement microstructural semble être bien plus tributaire des couples vitesse/température utilisés.