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L’amidon thermoplastique sous une lumière différente

Caractériser son hétérogénéité structurale pour mieux comprendre ses propriétés.

Jonc d’amidon thermoplastique avec plastifiant produit par extrusion
Mis à jour le 10/09/2018
Publié le 26/06/2018

L’amidon thermoplastique (TPS) est un matériau biosourcé qui représente une alternative durable aux polymères synthétiques car il est peu cher, biocompatible et facile à mettre en forme par extrusion. Il peut être utilisé pour les applications les plus variées, de l’alimentaire au biomédical.

Afin d’optimiser les usages du TPS, une compréhension détaillée de sa structure et de ses propriétés sont nécessaires. De fait, lors du procédé d’extrusion, les grains d’amidon semi cristallins sont partiellement ou totalement fondus. Dans cette étude, la microstructure de trois types de TPS (avec et sans plastifiant, puis sans plastifiant mais recristallisé) a été analysée par imagerie SHG (Second Harmonic Generation) sur la ligne de lumière DISCO (ligne de lumière couvrant la gamme VUV-visible, dédiée à la biologie et la chimie) au Synchrotron SOLEIL, ainsi que par RMN (Résonance Magnétique Nucléaire) du solide et DRX (Diffraction aux Rayons X). En parallèle, le gonflement dans l’eau de ces 3 TPS a été mesuré.

Cette étude a permis de caractériser spatialement des différences fondamentales dans les trois échantillons et de mieux comprendre leur fabrication : l’ajout de plastifiant augmente l’hétérogénéité structurale du TPS par la préservation partielle des grains natifs d’amidon lors de l’extrusion. Par ailleurs, avec le plastifiant le gonflement est à la fois plus rapide mais aussi plus limité.

Ces résultats remettent en question la relation supposée entre l’homogénéité de la microstructure du TPS et sa cohésion une fois immergé dans un milieu aqueux. Il serait maintenant intéressant de comparer l’impact du procédé de production (extrusion, casting) sur la microstructure en utilisant la même démarche que celle de ce travail.

Amidon thermoplastique sans plastifiant, sans plastifiant recristallisé et avec plastifiant (de gauche à droite) en imagerie SHG. En rouge et vert l’orientation des chaines d’amidon dans les grains.. © Inra
Amidon thermoplastique sans plastifiant, sans plastifiant recristallisé et avec plastifiant (de gauche à droite) en imagerie SHG. En rouge et vert l’orientation des chaines d’amidon dans les grains. © Inra

Partenaires : ce travail a été réalisé dans le cadre du Master 2 de Veronica Nessi dans l'unité BIA, en collaboration avec la plateforme BIBS à Nantes pour les mesures de RMN et le Synchrotron SOLEIL à Gif-sur-Yvette pour l‘imagerie SHG.

Publication associée : Nessi, V., Rolland-Sabaté, A., Lourdin, D., Jamme, F., Chevigny, C., & Kansou, K. (2018). Multi-scale characterization of thermoplastic starch structure using Second Harmonic Generation imaging and NMR. Carbohydrate Polymers, 194, 80-88. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2018.04.030  

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Caractérisation et élaboration des produits issus de l’agriculture
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Pays de la Loire