Etude des mécanismes de gonflement et de dissolution des fibres de cellulose native

• Main Author: Cuissinat, Céline
• Language: FRE
• Published: École Nationale Supérieure des Mines de Paris 2006
• Subjects: [SPI] Engineering Sciences; Cellulose; Polysaccharide; Gonflement; Dissolution; Hydroxyde de sodium
• Online Access: http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00002729; http://pastel.archives-ouvertes.fr/docs/00/50/05/66/PDF/these-Cuissinat.pdf

La cellulose, polymère naturel appartenant à la famille des polysaccharides, est non fusible. Pour la mettre en forme, il est donc nécessaire soit de la dériver, soit de la solubiliser. L'objectif de notre travail est de préciser les mécanismes qui conduisent à la dissolution de la cellulose native. Cinq mécanismes sont observés lors de cette étude, basée sur des fibres de cellulose native d'origine diverse (coton, bois, ramie, jute, lin, chanvre, sisal et abaca). Chaque échantillon est observé dans une large gamme de systèmes aqueux (NMMO - eau à différentes teneurs en eau ou hydroxyde de sodium - eau - additif) et des liquides ioniques. Des données recueillies sur des échantillons dépourvus de leurs parois externes suite à un traitement enzymatique, ainsi que des dérivés cellulosiques, viennent compléter cette étude. Nous avons identifié cinq mécanismes de gonflement et de dissolution de fibres de cellulose native : Mode 1: dissolution rapide par désintégration de la fibre en fragments Mode 2: gonflement par ballonnement, dissolution de toute la fibre Mode 3: gonflement par ballonnement, dissolution partielle de la fibre Mode 4: gonflement homogène, non dissolution de la fibre Mode 5: pas de gonflement ni de dissolution (cas d'un système non solvant) Malgré les différences morphologiques entre toutes les fibres de cellulose testées et les dérivés cellulosiques, les mécanismes de gonflement et de dissolution restent similaires. Trois zones le long des fibres de cellulose sont définis lors d'un mécanisme impliquant un gonflement par ballonnement: les ballons, la membrane des ballons, les sections non gonflées (zones situées entre les ballons). Chacune de ces zones présentent un mécanisme de dissolution particulier. Le mode 2 est donc détaillé en 4 étapes. Les ballons sont des entités constituées d'une membrane (paroi primaire, plus une partie de la paroi secondaire), caractérisée par une structure hélicoïdale. La membrane est la partie de la fibre la plus difficile à dissoudre. Il est important de noter que la cellulose à l'intérieur des ballons est dissoute. Les mécanismes de gonflement et de dissolution ne sont pas liés à la nature chimique des agents solvants. La qualité du solvant influe évidemment sur le mode de dissolution induit, mais le facteur clé des mécanismes est la structure morphologique de la fibre.