Une nouvelle approche dans la compatibilisation de mélange de polymères

Dans le cadre de ses activités dans le domaine des matériaux, le Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST) a récemment clôturé avec succès son projet de recherche « Development of advanced eco-friendly high performance polymer blends » (Ecoblend) apportant une nouvelle approche dans la compatibilisation de mélange de polymères.

Ecoblend est un projet de recherche financé par le Fonds National de la Recherche (FNR) au sein de son programme central CORE, et mené par le LIST en collaboration avec l’université de Mons. Lancé en septembre 2014, l’objectif d’Ecoblend a été de favoriser la compatibilisation des mélanges immiscibles de polymères. 

Le polymère appelé acide polyactique (PLA) est un polymère de source organique issu de déchets de l'industrie agricole. Il présente de nombreux avantages mais est extrêmement fragile et ne peut pas être utilisé dans des applications classiques. En conséquence, une approche la rendant plus résistante aux chocs consiste à ajouter du poly (Acrylonitrile butadiène styrène) (ABS), dont la capacité de résistance aux chocs est un atout indéniable pour le PLA. Cependant, comme le PLA et l'ABS sont non miscibles, leur mélange direct conduit à un matériau fragile.

L’expertise LIST ou comment se concentrer sur l’huile de noix de cajou

Dans le but de parvenir à une compatibilisation de ces deux mélanges, les chercheurs du LIST se sont intéressés à la noix de cajou et plus particulièrement à l’huile extraite de sa coque. Une fois la coque compressée, une huile est obtenue, dans laquelle se trouve le cardanol. Pierre Verge, responsable du projet Ecoblend au LIST et son équipe, ont ainsi mis en évidence le fait que le cardanol permet de favoriser la miscibilité, ou mélange, des deux polymères, et donc d’augmenter leur compatibilité.

Le cardanol est un lipide phénolique, c’est-à-dire qu’il a à la fois les propriétés d’une huile et d’un composé phénolique, famille de composés à laquelle appartient par exemple les tannins ou la lignine. Les chercheurs du LIST ont travaillé sur le PLA tout en se concentrant sur le cardanol, mais la compatibilité a aussi été vérifiée avec d’autres biophénols pouvant être obtenus à partir de déchets issus de l’agriculture ou de l’industrie du papier. Cette étude a permis de réaliser des matériaux dont les performances sont allées au-delà de celles définies jusqu’alors. Par exemple, le PLA a ainsi été plus résistant au choc de plus de 70%, et la capacité du matériau à s’étirer sans se rompre s’est étendue de plus de 1000

Tous les produits étant commercialement disponibles, la fin du projet Ecoblend ouvre des perspectives intéressantes au niveau d’une production massive de matériaux, c’est à dire à l’échelle de plusieurs dizaines voire centaines de kilogrammes. 

Ecoblend s’est conclu par la soutenance du doctorant Alan Rigoussen qui a eu lieu fin juin 2018 à l’Université de Mons (BE), dont Pierre Verge était le superviseur et Prof. Philippe Dubois le responsable à l’université de Mons. Le projet reflète une collaboration réussie avec l’université de Mons et a également abouti à la validation de trois publications scientifiques et de présentations de posters lors de conférences internationales. Ecoblend aura également permis de renforcer les liens avec Arkema, acteur majeur de la chimie mondiale, influent dans le domaine des polymères et de la plasturgie. 

Les résultats s’inscrivent dans le cadre des activités de recherche sur les matériaux en cours au LIST. Ils ont généré un impact sur d’autres projets et ont permis de créer de nouvelles synergies avec de nouveaux acteurs de recherche mais aussi industriels. Les résultats issus du projet sont innovants car les mélanges de polymères existent depuis 50 ans et grâce à Ecoblend, une nouvelle approche dans la compatibilisation de mélange de polymères a été apportée par le LIST, et ce grâce à ce petit fruit à coque qu’est la noix de cajou. 

> Pour plus d’informations sur le sujet, contactez Pierre Verge directement par email.