Thermoplastic Elastomers (TPE)

Les élastomères thermoplastiques (TPE) sont une classe de copolymères présentant à la fois des propriétés thermoplastiques et élastomériques, en raison de leurs phases thermoplastiques et caoutchouteuses.
Contrairement à la plupart des élastomères qui sont des thermodurcissables, les TPE sont relativement faciles à utiliser dans la fabrication et peuvent être retraités à l'aide d'équipements et de procédés de plasturgie conventionnels tels que l'extrusion et le moulage par injection. En raison de leur capacité à être remodelés, les TPE peuvent être recyclés comme les thermoplastiques.

Dans le cadre d'un développement avec un partenaire industriel, nous avons entrepris la synthèse d'un TPE par extrusion réactive, sans utilisation de solvants ni de nanoparticules. Plus précisément, les travaux ont consisté à développer, la synthèse d'un copolymère triblocs PLA-SBR-PLA. Cette synthèse a été réalisée à partir du lactide et d'un poly(styrène-co-butadiène) di-fonctionnel. Les blocs SBR jouent le rôle de partie soft tandis que le PLA joue le rôle du bloc rigide (Hard), en substitution des nanosilices usuellement utilisés dans ce type d'élastomères.

L'effet des conditions opératoires a été tout d'abord évalué sur une micro-extrudeuse à recirculation, sur la microstructure des copolymères synthétisés (taille des domaines de PLA) et leurs propriétés. Plusieurs paramètres ont été modifiés : rapport massique des réactifs (poly(styrène-co-butadiène) / Lactide), masse molaire du poly(styrène-co-butadiène), concentration en catalyseur, vitesse de rotation des vis de l'extrudeuse, méthodologie d'introduction des réactifs.

Le développement se poursuit dans une extrudeuse bi-vis en continue à un débit de production de 1 kg/minute.
L'utilisation d'un SBR difonctionnel est très importante pour éviter une séparation de phase entre les deux polymères et de créer des liens forts entre les deux phases. Dans ces conditions, des domaines de PLA de tailles inférieures à 100 nm, voire 50 nm sont obtenus. Ils agissent comme des points de réticulation physique et permettent au matériau d'avoir de bonnes propriétés mécaniques, en particulier un allongement à la rupture à 22°C supérieur à 500%. A titre de comparaison, la synthèse a été réalisée avec un SBR non fonctionnel aboutit à la formation d'un matériau présentant de faibles allongements à la rupture (inférieur à 30% à 22°C).