Amélioration des propriétés barrière d'un copolymère EVOH par les approches nanocomposites et mélanges de polymères : relations structure-morphologie-propriétés

EVOH is a semi-crystalline thermoplastic copolymer composed of polyethylene and polyvinyl alcohol segments in various contents. Thanks to an important cohesive energy density leading to excellent oxygen and food aromas barrier properties in anhydrous state, this material is currently widely used in the elaboration of multilayer food packaging. Its high moisture sensitivity, causing an important deterioration of the properties of the material in hydrated conditions, still constitutes the main inconvenient for its current use. In this context, the studies were firstly focused on the detailed comprehension of the hydration behavior of EVOH in order to underline properties-structure relations, which was still unrealized. Two research axes were then developed in order to improve the barrier properties of the material in both dry and hydrated states, while remaining mechanical behavior and transparency stable: the polymers blend, on the one hand, and the nanocomposite approach on the other hand. The choice of the melting way, rarely described in the literature for these systems, and the one of the fillers nature were dictated by the possibility to easily transpose the experiments to an industrial scaleL’EVOH est un copolymère thermoplastique semi-cristallin composé de segments de polyéthylène et d’alcool polyvinylique de proportion variable. Grâce notamment à une importante densité d’énergie cohésive lui conférant d’excellentes propriétés barrière à l’oxygène et aux arômes en condition anhydre, ce matériau est aujourd’hui largement utilisé dans l’élaboration d’emballages alimentaires multicouches. Sa grande sensibilité à l’eau, provoquant une détérioration importante des propriétés du matériau en conditions hydratées, reste cependant la principale problématique liée à son utilisation actuelle. Dans ce contexte, les travaux ont dans un premier temps porté sur la compréhension approfondie du comportement d’hydratation de l’EVOH afin de mettre en évidence des relations propriétés-structure, ce qui n’avait pas été réalisé jusqu’à présent. Deux axes de recherches ont ensuite été développés dans le but d’améliorer les propriétés barrière du matériau aussi bien à l’état anhydre qu’à l’état hydraté, tout en conservant une bonne transparence et une tenue mécanique correcte: le mélange de polymère d’une part, et l’approche nanocomposite d’autre part. Le choix de la voie fondu, procédé de mise en œuvre peu décrit dans la littérature pour ces systèmes, et celui des charges ont été guidés par la possibilité de transposer facilement les études à l’échelle industriell