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Utilisation de la chimie chromatog´ enique pour la conception et la r´ ealisati

Utilisation de la chimie chromatog´ enique pour la conception et la r´ ealisation de mat´ eriaux cellulosiques barri` eres ` a l’eau, aux graisses et aux gaz. Nicoleta Camelia Stinga To cite this version: Nicoleta Camelia Stinga. Utilisation de la chimie chromatog´ enique pour la conception et la r´ ealisation de mat´ eriaux cellulosiques barri` eres ` a l’eau, aux graisses et aux gaz.. Chimie. Uni- versit´ e Joseph-Fourier - Grenoble I, 2008. Fran¸ cais. <tel-00452688> HAL Id: tel-00452688 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00452688 Submitted on 2 Feb 2010 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entiﬁc research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destin´ ee au d´ epˆ ot et ` a la diﬀusion de documents scientiﬁques de niveau recherche, publi´ es ou non, ´ emanant des ´ etablissements d’enseignement et de recherche fran¸ cais ou ´ etrangers, des laboratoires publics ou priv´ es. 1 UNIVERSITE JOSEPH FOURIER – GRENOBLE 1 THÈSE Pour obtenir le grade de : DOCTEUR DE L’UNIVERSITE JOSEPH FOURIER (Arrêtés ministériels du 5 juillet 1984 et 30 mars 1992) Discipline : Sciences et génie des matériaux Présentée par Nicoleta Camelia STINGA Utilisation de la chimie chromatogénique pour la conception et la réalisation de matériaux cellulosiques barrières à l’eau, aux graisses et aux gaz. Soutenue le 18 juillet 2008 devant le jury composé de : M. Naceur BELGACEM Président M. Alain DURAND Rapporteur M. Etienne FLEURY Rapporteur M. Daniel SAMAIN Directeur de thèse M. David GUERIN Co-directeur de thèse M. Jean Stéphane CONDORET Examinateur Centre de Recherches sur les Macromolécules Végétales (CERMAV) – Grenoble 2 3 Remerciements Cette thèse s’est déroulée au Centre de Recherches sur les MAcromolécules Végétales (CERMAV), laboratoire propre du CNRS associé à l’Université Joseph Fourier, ainsi qu’au Centre Technique du Papier. Si elle a vu le jour, c’est parce que plusieurs personnes ont apporté leur contribution. Je tiens les remercier... Tout d’abord je remercie profondément Serge Perez de m’avoir accueillie dans le laboratoire qu’il dirigeait. Je remercie également Redouane Borsali, l’actuel directeur du CERMAV et, Jacques Sturm et Gilles Lenon, directeurs du Centre Technique du Papier. Je tiens remercier également réseau Marie Curie « CERMAV-TRAIN » (MEST-CT-2004- 503322) et CERMAV pour le financement de cette thèse. Je souhaite exprimer toute ma gratitude à tous les membres du jury : Naceur Belgacem, Professeur de l’INP Grenoble, d’avoir accepté présider le jury ; Etienne Fleury, Professeur de l’INSA Lyon et Alain Durand, Professeur de l’INPL Nancy, qui ont accepté d’être rapporteurs de mon travail. Je remercie également Jean Stéphane Condoret, Professeur de l’Université Paul Sabatier Toulouse, d’avoir accepté examiner ce travail mais, également pour son aide dans la compréhension du mécanisme de greffage par la chimie chromatogénique. Dans mes remerciements, je ne pourrais pas oublier les deux directeurs de thèse Daniel Samain et David Guerin qui, avec leurs qualités scientifiques et humaines, ont su me guider tout au long de la thèse. Je remercie profondément Daniel Samain d’avoir accepté d’encadrer cette thèse et de m’avoir impliquée dans ces projets de « chimie chromatogénique ». Nager dans la piscine de la chimie chromatogénique sans s’y noyer n’était pas évident mais, grâce à ses précieux conseils scientifiques, ses encouragements et à la liberté de travail qu’il m’a laissée j’ai pu progresser, je le remercie sincèrement. Je le remercie également pour sa confiance en moi, pour son enthousiasme contagieux ainsi que pour les discussions philosophico- scientifiques. La thèse n’aurait pas vu sa fin si David Guerin, avec sa gentillesse caractéristique, n’avait pas accepté de co-diriger cette thèse. Je le remercie profondément. Sa disponibilité sans faille, ses conseils scientifiques et ses encouragements m’ont indiscutablement permis d’évoluer. Je le remercie aussi pour sa confiance en moi, pour son aide toujours efficace et plus particulièrement pour son soutien. Je tiens à remercier Jean Luc Puteaux, pour la mise en place et l’interprétation des mesures de diffractions X, pour l’amabilité, ses qualités scientifiques et humaines. Je remercie également Yoshiharu Nishiyama pour ses conseils scientifiques. Je remercie Ignacio De Miguel qui m’a fait part de ses connaissances sur la chimie chromatogénique, lors de mes visites au Laboratoire de Génie Chimique de Toulouse. 4 Je remercie également à l’ensemble de personnel du CTP et particulièrement Sylvie Moreau- Tabiche de m’avoir facilité l’accès aux laboratoires dont elle est responsable et Matthieu Schelcher pour la patience qu’il a montré lors des dosages répétés des acides gras. Dans mes remerciements, trouvent une place particulière les personnes qui travaillent dans l’équipe de David : Florance, Laurent et Eric ainsi que les trois inséparables : Priscillia, Bernard et Franc. Si ces années se sont bien passées, c’est également grâce à l’ensemble des personnes du CERMAV, permanents et étudiants, je les en remercie. Ma sincère estime et un grand merci vont vers Marie-France Marais. Son soutien de chaque jour, commençant par le petit bonjour du matin et les encouragements tout au long de la journée, m’ont permis de tenir le coup, surtout dans les derniers mois de rédaction de la thèse. Merci également aux dames de l’accueil : Martine M et Magali ainsi que Martine B pour leur accueil chaleureux. Le début de la thèse comme tous les débuts a été assez dur, mais la présence de mes deux collègues de bureau, Sophie et Nicole, a rendu le démarrage agréable. Je les en remercie. Mon amie et collègue Valérie, s’est distinguée des autres collègues par sa franchise, par son ouverture d’esprit. Je la remercie pour le temps passé ensemble, pour nos pauses café/infusion, pour nos discussions de tout et de n’importe quoi, et surtout pour sa sincère amitié. Annuska est-ce que tu te souviens comment notre amitié a commencé ? Par des discussions dans le bus 26... Tu me parlais en anglais et moi, je te répondais en français ... Je me demande encore comment nous avons pu nous comprendre? Malgré cela, nous sommes devenues de bonnes amies. Je suis sûre que cette amitié continuera même après ta soutenance qui, ne t’inquiètes pas, passera vite et surement bien. J’ai confiance en toi ! Je te remercie Annuska pour ta sincère amitié. Mes pensées vont aussi vers Peter, collègue et ami, avec qui j’ai passé de bons moments lors de son séjour au CERMAV. Merci Peter pour ton soutien et pour les bons plats que tu m’as préparé. J’adresse également un grand merci à Adrian, pour son soutien à distance, pour son écoute et surtout pour son amitié spéciale. Je remercie aussi mes amis de Bucarest qui ont vécu à distance les émotions de la thèse : Simona, Cristina, Samuel ... Je tiens à remercier particulièrement toute ma famille, pour leur soutien et leur accompagnement dans la vie. Je remercie ma mère et mes grands parents pour tous les efforts et les sacrifices qu’ils ont faits pour moi. Je remercie de tout mon cœur ma sœur pour tout ce qu’elle a pu faire pour moi et, je ne rentrerai pas ici dans les détails ... Je remercie également mon beau frère pour l’aide accordé chaque fois qu’il était nécessaire. Un grand merci plein d’amour va vers mes petits neveux et nièce, Alex et Anda, qui, avec leur innocence m’ont fait passer de merveilleux moments. En fin, je remercie profondément Dieu d’avoir toujours veillé sur moi. 5 Sommaire 6 7 Sommaire Introduction générale................................................................................................ 13 I. - Etude bibliographique......................................................................................... 19 I.1. - Fabrication du papier .................................................................................. 21 I.1.1. - Le bois – composition chimique........................................................................ 21 I.1.2. - Structure de la fibre............................................................................................ 23 I.1.2.1. - La cellulose ................................................................................................ 24 I.1.2.1.1. - Structure chimique et réactivité............................................................. 24 I.1.2.1.2. - Structure cristalline et organisation des microfibrilles.......................... 25 I.1.2.2. - Les hémicelluloses ..................................................................................... 27 I.1.2.3. - La lignine ................................................................................................... 28 I.1.3. - Procédés de fabrication des pâtes à papier......................................................... 29 I.1.3.1. - Pâtes mécaniques ....................................................................................... 30 I.1.3.2. - Pâtes mi-chimiques .................................................................................... 30 I.1.3.3. - Pâtes chimiques.......................................................................................... 31 I.1.3.3.1. - Procédé Kraft......................................................................................... 31 I.1.3.3.2. - Procédé au bisulfite............................................................................... 34 I.1.3.4. - Blanchiment des pâtes à papier.................................................................. 34 I.1.3.4.1. - Blanchiment des pâtes mécaniques....................................................... 34 I.1.3.4.2. - Blanchiment des pâtes chimiques ......................................................... 35 I.1.3.5. - Raffinage des fibres ................................................................................... 36 I.1.4. - Fabrication du papier ......................................................................................... 36 I.1.4.1. - Théorie sur la formation de la feuille de papier......................................... 37 I.2. - Les emballages.............................................................................................. 38 I.2.1. - Classification des emballages ............................................................................ 38 I.2.2. - Fonctions des emballages alimentaires.............................................................. 39 I.2.3. - Facteurs contrôlant les propriétés des produits emballés................................... 40 I.2.3.1. - Les caractéristiques du produit .................................................................. 40 I.2.3.2. - Les propriétés de l’emballage .................................................................... 41 I.2.3.3. - Les conditions de stockage et de distribution ............................................ 41 I.2.4. - Interactions produit emballé/emballage............................................................. 41 I.2.5. - Propriétés de transport de masse dans les films de polymères .......................... 42 I.2.6. - Polymères et effet barrière................................................................................. 45 I.2.6.1. - Facteurs influençant l’effet barrière des polymères................................... 45 I.2.6.2. - Classification des polymères à effet barrière ............................................. 46 I.2.6.2.1. - Polymères synthétiques......................................................................... 46 I.2.6.2.2. - Biopolymères ........................................................................................ 48 8 I.2.6.2.2.1. - Biopolymères de la catégorie uploads/Geographie/ these-camelia-stinga.pdf