L’Acide (Poly Lactique) PLA, est un bio-polymère biocompatibles et biodégradables couramment très recherché. Il peut être produit à partir des ressources renouvelables. Ce matériau a attiré beaucoup d’attention afin de substituer des polymères d’origine fossile et pétrolière, dans des applications à haut tonnage tel que les emballages thermoformés et les bouteilles. Le PLA est un polyester rigide, ayant un module et une résistance à la traction élevée et une bonne transparence. En effet, le PLA ne peut être utilisé, même momentanément, pour des liquides chauds (e.g. verre de café, plat pour micro-onde) ou des produits devant être emballé à chaud (e.g. jus de fruit pasteurisé). Une solution pour pallier à ce problème est de cristalliser le PLA ce qui permettrait d’augmenter la température d’utilisation. Le contrôle de la cristallinité permet aussi de moduler la biodégradabilité en fonction des applications puisque celle-ci diminue en fonction du degré de cristallisation. Malheureusement, le PLA présente une cinétique de cristallisation intrinsèquement très faible limitant ainsi ses champs d’applications. La littérature fusionne des études qui traitent de la cristallisation du PLA. La plupart de ces études consiste à ajouter des additifs (i.e. agents de nucléation), conventionnels non-issus de ressources renouvelables, et à étudier leurs effets sur la cinétique de cristallisation. Toutefois, sur le plan fondamental, la cinétique de cristallisation du PLA reste encore mal comprise limitant ainsi l’optimisation et l’utilisation de nouveaux additifs bio-sourcés. Dans ce travail on étudie l'effet de la densité d'enchevêtrement des chaines sur la cinétique de la cristallisation du PLA. Les essais de cristallisation ont été réalisés pour différents échantillons (PLA/solvant) traités aux conditions isothermes dans la plage des températures entre 80 °C et 130 ° C. La vitesse de cristallisation dépend de la température du traitement, et aussi de la proportion du teneur en solvant. L'étude de la cristallisation du PLA faite dans ce travail est basée sur l'analyse des courbes de flux de chaleur DSC et les résultats des essais microscopiques. Nous avons préparé de nombreuses concentrations des échantillons allant de 12.5% PLA à 100% PLA), afin d’étudier l'effet de l’enchevêtrement des chaines moléculaires sur le taux de la cristallisation. Les expériences faites par la calorimétrie différentielle à balayage (DSC) ont montré une variation importante en comparant les tracés du flux de chaleur. Ainsi que les expériences microscopiques, ont montré aussi la variation des vitesses de croissance des cristaux pour chaque échantillon. Dans une seconde partie, des anisothemes de 2 °C/min, ont été reproduit pour les échantillons cristallisés afin d’étudier le comportement thermique du matériau. L'objectif principal de cette enquête est d'identifier les proportions des phases cristallines α' et α qui ont été observés à l’anisotherme. Les quantités cristallines de α et α' ont été évaluées en combinant les résultats de calorimétrie à balayage différentiel (DSC) et la diffraction des rayons X. On a constaté qu’en modifiant la température de fusion partielle dans la plage de 173 ° C à 173,8 ° C, des changements des proportions des pic sont observé. A cet effet, on a essayé de développer une méthode de quantification des phases cristallines par les calculs de déconvolution à partir des courbes thermiques de la DSC et les diffractogrammes des rayons X.

Les propriétés de sorption d'eau, le brunissement non enzymatique et les changements de structure ont été déterminés pour le lactose, la ß-lactoglobuline (BLG), l'amidon gélatinisé ainsi que les aliments infantiles modèles conservés à différentes humidités relatives (HR) à 20 °C. La cristallisation du lactose dans les aliments infantiles modèles a été étudiée par la libération d’eau lors de la conservation. La cinétique de cristallisation du lactose a été étudiée à HR de 70 % montre que la cristallisation est retardée en ajoutant de la BLG et de l’amidon gélatinisé. Les interactions lactose-BLG et lactose-amidon ont un effet significatif sur la cinétique de cristallisation. Les résultats concernant la sorption d'eau, le brunissement non enzymatique et les changements de structure de ces composants peuvent être utilisés pour prédire des changements physico-chimiques pendant le séchage et le stockage des matériaux amorphes et pour déterminer les conditions de stockage optimales. / Water sorption properties, non-enzymatic browning and structure changes were determined for lactose, ß-lactoglobulin (BLG), gelatinized starch and the model infant foods at various relative humidity (RH) and at 20 °C. Lactose crystallization in model infant foods was observed from time-dependent loss of sorbed water. Kinetic of lactose crystallization studied at 70 % RH, showed that BLG and gelatinized starch retarded lactose crystallization. Interactions between lactose-BLG and lactose-starch had significant effect on lactose crystallization kinetic. Data on water sorption, non-enzymatic browning and structure changes of these components can be used to predict changes during process and storage of amorphous carbohydrate materials and to determine storage conditions which maintain quality and desired properties and provide stability.

Le travail présenté s'intéresse au développement d'une méthodologie d'étude et d'optimisation des opérations de cristallisation en solution, par refroidissement en cuve agitée, de substances d'intérêt pharmaceutique présentant un polymorphisme cristallin. L'opération de cristallisation de référence, servant de support dans le cadre de ce travail, est l'opération de cristallisation de purification de l'Étiracetam crude. Il s'agit du step 3 dans la chaîne de production du Lévétiracetam, principe actif du Keppra, médicament commercialisé par la Société UCB. L'opération de cristallisation de référence se découpe en deux étapes. La première d'entre elles, l'étape de refroidissement, se caractérise par l'apparition de cristaux, dits de morphe II. La deuxième étape, l'étape de maturation, se caractérise par la transition polymorphe, dans des conditions isothermes, des cristaux de morphe II en des cristaux, dits de morphe I, correspondant à la forme cristallographique d'intérêt pharmaceutique.<p><p>Cette étude est abordée via une approche multi-échelle et en suivant les lignes conductrices et méthodologies proposées par la Food and Drug Administration (FDA).<p><p>Ainsi, dans un premier temps, nous nous intéressons à la caractérisation des deux formes cristallographiques, de leur milieu environnant et des interactions entre eux. Nous déterminons ainsi que les cristaux des deux formes cristallographiques sont des composés racémiques. Nous mettons également en évidence la nature énantiotrope du système polymorphe et déterminons la température de transition solide-solide séparant le domaine de stabilité thermique des deux morphes. Enfin, les courbes de solubilité, tant thermodynamiques que métastables, de ces derniers, dans du méthanol, sont déterminées.<p><p>Toute cette étude se base sur l'analyse de résultats obtenus au moyen de nombreuses techniques analytiques et méthodes expérimentales de mesure aussi diversifiées les unes que les autres. Nous développons, par ailleurs, trois méthodes de caractérisation des substances cristallines, lesquelles permettent la détermination précise de l'enthalpie fusion via l'analyse des courbes DSC expérimentales, la détermination de la température de transition solide-solide via des essais de stabilité thermique des cristaux en suspension et enfin la détermination de la solubilité d'un morphe métastable via l'utilisation de la relation thermodynamique établie, sur base de la connaissance de la solubilité thermodynamique du morphe stable.<p><p>Dans un deuxième temps, l'objectif est de comprendre les phénomènes physico-chimiques sous-jacents à l'opération de cristallisation, tant lors de l'étape de refroidissement que lors de celle de maturation. Cette étude s'effectue via le couplage entre des études fondamentales, des méthodes expérimentales et un modèle mathématique. L'originalité des expériences réalisées se trouve dans l'utilisation simultanée de quatre sondes de mesure afin de suivre l'évolution temporelle de divers paramètres-clés de l'opération de cristallisation :la température, la concentration de la solution, la distribution granulométrique ainsi que la forme cristallographique des cristaux en suspension. Le modèle mathématique développé, traduisant le comportement de la suspension, lors de l'étape de maturation et, plus particulièrement, au cours de la transition polymorphe, repose sur le couplage entre des équations de bilan de population pour les deux morphes et un bilan de matière pour le soluté.<p><p>Cette étude nous permet essentiellement de proposer un mécanisme détaillé pour la transition polymorphe, laquelle, médiée par la solution, s'effectue par dissolution-recristallisation. Cette étude met, par ailleurs, en évidence l'importance considérable que joue la germination primaire sur la limitation des cinétiques des mécanismes sous-jacents à l'opération de cristallisation, que ce soit lors de l'étape de refroidissement au cours de laquelle apparaissent les premiers cristaux de morphe II, ou lors de l'étape de maturation au cours de laquelle se déroule la transition polymorphe entre les cristaux de morphe II, qui se dissolvent, en les cristaux de morphe I, qui croissent. Nous montrons également qu'une surface suffisante, dite critique, est nécessaire pour amorcer l'emballement des phénomènes.<p><p><p>Enfin, dans un troisième temps, nous nous focalisons sur l'étude de l'influence des paramètres opératoires sur les temps caractéristiques des phénomènes physico-chimiques, et dès lors sur les distributions granulométriques des cristaux produits, et ce, en vue d'optimiser l'opération de cristallisation. Cette optimisation sous-entend essentiellement la diminution de la durée de l'opération de cristallisation tout en contrôlant la distribution granulométrique des tailles des cristaux de morphe I récupérés à l'issue de l'opération de cristallisation. Cette étude s'effectue via la réalisation d'un nombre limité d'expériences, dont les points expérimentaux sont définis par un plan d'expériences.<p><p>Les résultats expérimentaux montrent, entre autres, qu'il existe de réelles compétitions, d'une part, entres les phénomènes physico-chimiques, la germination et la croissance, et d'autre part, entres les facteurs cinétiques et thermodynamiques. <p><p>Ce travail s'intéresse également à deux études annexes.<p><p>L'objectif de la première d'entre elles est de caractériser l'écoulement et le mélange générés par les trois systèmes d'agitation au sein desquels se déroule l'opération de cristallisation. Ceci s'effectue en comparant et discutant des résultats obtenus via deux approches complémentaires :des essais expérimentaux et des simulations numériques de mécanique des fluides. Ces résultats montrent que tant l'écoulement que les mécanismes de mélange qu'il conditionne sont très similaires d'un système d'agitation à l'autre. Par ailleurs, nous mettons en évidence, expérimentalement, que l'opération de cristallisation est peu dépendante des trois systèmes d'agitation utilisés, et, en particulier, de l'intensité de l'agitation.<p><p>La deuxième étude se focalise sur le développement d'une méthode expérimentale originale permettant le suivi en-ligne de l'évolution temporelle, au cours d'opérations du Génie des Procédés, de la viscosité apparente des suspensions, telle qu'elle est définie par Metzner et Otto. L'idée est utiliser, comme lien univoque entre la puissance dissipée mesurée et la viscosité apparente, la relation Np-Re-Fr du système d'agitation utilisé. Cette méthode, appliquée à l'opération de cristallisation de référence, met en évidence l'intérêt du suivi en-ligne de la viscosité apparente de la suspension comme outil de contrôle.<p><p>**************************************************<p><p>The work presented concerns a methodological development and optimization of batch cooling crystallizations in solution of pharmaceutical active ingredients showing a polymorphic behavior. The crystallization process that served as a reference in the context of our work, is the crystallization performed for the purification of crude Etiracetam. This crystallization is performed as a third step in the Leviteracetam production process. The latter is the active compound of Keppra, a drug developed and commercialized by UCB.<p>The reference crystallization can be divided in two distinct steps. At first, a solution of solvent and compound is cooled until a maturation temperature is reached. This step is characterized by the appearance of morphe II crystals. In turn, the second step, the maturation, is characterized by a polymorphic transition under isothermal conditions, with morph II crystals transforming into morph I crystals, morphe I being the compound of pharmaceutical interest.<p><p>The study presented is performed using a multi-level approach and following the guidelines and methods as suggested by the Food and Drug Administration (FDA).<p><p>Firstly, we start by characterizing the two crystallographic forms, their environment, as well as their interactions. The results show that both crystallographic forms are racemic compounds that are enantiotropically related. The solid-solid transition temperature, separating the stability range of the two forms, is determined using various techniques. Finally, we describe both the thermodynamic, as well as meta-stable, solubility curves of both forms in methanol.<p><p>A wide range of known analytical techniques and experimental methods has been used to perform the study presented here. We have furthermore developed three characterization methods for crystalline substances, that allow for a precise determination of the fusion enthalpy through analysis of experimental DSC curves, for a determination of the solid-solid transition temperature through thermal stability testing of different crystal suspensions, and finally for the determination of the solubility of the meta-stable morph through a thermodynamic relation, linking this solubility to that of the stable morph.<p><p>In a second step, the objective was to understand the physico-chemical phenomena underlying the crystallization, both during cooling, as well as the final maturation. This goal is achieved by coupling fundamental studies, experimental work, and a mathematical model. The originality of the presented work is underlined by a simultaneous use of four online probes, allowing an instantaneous follow-up of the key parameters influencing the crystallization process: temperature, solution concentration, particle size distribution, as well as crystallographic form. The mathematical model developed is based on the coupling of population equations for both morphs with the mass balance equations. The final model translates the behavior of the suspension during the maturation step, and more particularly during the polymorphic transition. <p><p>A detailed mechanism is presented, explaining the solution mediated polymorphic transformation, occurring through a dissolution-recrystallization process. The importance of the primary nucleation, and more specifically the limitation of the crystallization kinetics due to this nucleation, is highlighted. Both the appearance of morph II crystals during the cooling profile, as well as the polymorphic transformation during the maturation are limited by nucleation. We show that a critical, minimal surface is required for an observable acceleration of the underlying processes to occur.<p><p>Finally, a third part of the study focuses on the study of the influence of operating parameters on the time needed for the different physico-chemical phenomena to occur, and hence on the particle size distribution of the obtained end product, with the ultimate goal of optimizing these operating conditions. The optimization mainly concerns the reduction of the total operating time, while keeping the particle size distribution of morph I crystals under control. This part of the study is performed through a limited number of experiments that are chosen using a well-defined experimental design.<p><p>The experimental results show the competition between the physico-chemical nucleation and growth phenomena, as well as between kinetic and thermodynamic factors.<p><p>In this work, we also discuss two annex studies. <p><p>The goal of the first of these studies is to characterize the flow and the mixture created using three different stirring systems for the crystallization. We achieve this goal by comparing and discussing results from two complementary sources: experimental trials and numerical fluid mechanics simulations. These results show both the flow and mixture mechanisms to be comparable for the different stirring types studied. We, furthermore, confirm through experimental results that the crystallization process shows almost no dependence on the stirring device used, or on the stirring intensity.<p><p>The second annex study focalizes on the development of an original experimental design allowing an online follow-up of the apparent viscosity of a suspension, as defined by Metzner and Otto. Central in the idea developed, is the use of the Np-Re-Fr relation as unique link between the dissipated power and the apparent viscosity. Applied to the reference crystallization, this method highlights the significance of an online follow-up of the suspension viscosity to control the crystallization.<p> / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Résumé : Le poly(acide lactique) ou PLA est une famille de polyester thermoplastique linéaire qui a connu un essor commercial important durant la dernière décennie. L'enthousiasme pour le PLA vient de sa nature biosourcée, de ses bonnes propriétés mécaniques comme un module élastique élevé et de la possibilité de le biodégrader. Toutefois, certaines carences comme une faible résistance thermique et une faible élasticité à l’état fondu limitent son champ d’application. Fait à noter, le monomère d’acide lactique possède deux stéréo-isomères (L et D). Il est possible de polymériser les isomères L ou D pour former respectivement le PLLA ou le PDLA mais de façon surprenante, le mélange de PLLA et de PDLA permet la formation d’une structure cristalline distincte appelée le stéréocomplexe. Cette forme cristalline a un point de fusion 50[degré]C plus élevé par rapport aux formes cristallines du PLLA ou de PDLA d’où un premier intérêt pour augmenter la résistance thermique du matériau. Dans ce travail, l’usage de petites quantités (0-5 % massique) de PDLA comme additif dans une phase majeure de PLLA sera analysé. L’effet du stéréocomplexe formé à haute température sur la nucléation du PLLA et sur les propriétés rhéologiques du mélange sera plus particulièrement étudié. La présente thèse comprend une revue de littérature sur la cristallisation des PLA suivie de quatre parties expérimentales, conclusions et recommandations. La revue de littérature a pour objectif de réinterpréter l’ensemble des données disponibles sur la cristallisation du PLA afin d’en tirer des conclusions claires. La première partie expérimentale porte sur la cinétique de formation du stéréocomplexe à l'état fondu. Il a été constaté que la formation du stéréocomplexe est lente aux températures usuelles de mise en forme du PLLA ( 180[degré]C). De plus, la coexistence d’une morphologie baptisée dans ce travail « structure en réseau » et d’une morphologie sphérulitique a été révélée pour la première fois. Il a été démontré que la structure de réseau a une température de fusion moins élevée que la structure sphérulitique. Dans la seconde partie du travail, la cinétique de stéréocomplexation a été améliorée significativement pour adapter celle-ci aux cycles de refroidissement courts typiques des méthodes de mise en forme à l’état fondu. Ceci a été réalisé en ajoutant des agents nucléants qui initient la cristallisation à plus haute température et des agents plastifiants qui viennent augmenter la mobilité des polymères. Cette stratégie a permis de réduire le temps de cristallisation d’un ordre de grandeur. Dans un troisième temps, l'effet du stéréocomplexe sur les propriétés rhéologiques d’un mélange PDLA/PLLA a été investigué. En raison de son point de fusion élevé, le stéréocomplexe peut être préservé dans une matrice PLLA fondue et ainsi changer significativement les propriétés rhéologiques. La présence du stéréocomplexe a mené à une augmentation significative de la viscosité et de l'élasticité du PLA expliqué par la formation de points de « réticulation physique » dans la matrice amorphe. Enfin, dans la dernière partie expérimentale, le stéréocomplexe a été utilisé pour améliorer le comportement en moussage du PLA. Des expériences de visualisation et de moussage en mode discontinu ont montré que la présence de stéréocomplexe augmente la densité de nucléation de bulles et améliore significativement la morphologie de la mousse finale grâce à un effet de nucléation et à l’augmentation de l’élasticité du fluide. La revue de littérature et les trois premières parties expérimentales sont présentées sous forme d’articles scientifiques. La dernière partie expérimentale est à titre prospectif pour la suite du projet et ne sera pas soumise pour publication. // Abstract : Poly(lactic acid), or PLA, is a family of linear thermoplastic polyesters that has experienced strong market growth over the past decade. The enthusiasm for PLA originates from its bio-based nature, its good properties and its biodegradability. However, some of PLA deficiencies such as low thermal resistance and low melt elasticity have limited the development of this polymer. It is noteworthy that the lactic acid monomer has two stereo-isomers (L and D) that can be polymerized respectively into PLLA and PDLA but surprisingly, blending of PLLA and PDLA can lead to the formation of a “stereocomplex” which has a distinct crystalline structure from that of the homopolymers. This crystalline form has a melting point 50 oC greater than the crystalline PDLA or PLLA forms, thus it has by itself an interest in terms of heat resistance. In this work, the use of small amounts of PDLA (0-5%) in a matrix of PLLA will be explored. Particular emphasis will be on the nucleating ability of the stereocomplex (formed at high temperature) on PLLA crystallization and on its effect on the blends rheological properties. The current thesis comprises a literature review on PLA crystallization followed by four experimental sections. The objective of the literature review was to reinterpret the large body of data available on PLA in order to draw clear conclusions on PLA crystallization. The first experimental part of the work focused on the kinetics and conditions of stereocomplex formation in the melt state. It was found that stereocomplex formation is slow in the melt processing temperature range of PLLA (180 oC). Co-existence of a so-called “network structure” with a spherulitic structure was revealed for the first time. It was shown that the network structure has a lower melting point than the spherulitic one. In the second part of the work, stereocomplexation kinetics was improved significantly to match it with the fast cooling cycles typical of melt processing techniques. This was achieved by adding nucleating agents that initiated crystallization at higher temperatures and plasticizers that enabled more polymer fluidity. This strategy enabled an order of magnitude decrease in crystallization time. The third part of the work was the investigation of rheological properties upon formation of the stereocomplex structure in 0-5% PDLA in PLLA blends. Due to its higher melting point, the stereocomplex can be preserved in molten PLLA and alter significantly the blend melt rheology. Stereocomplex formation was monitored through rheological measurements and compared to classical calorimetry data. The presence of the stereocomplex lead to a significant increase in viscosity and in melt elasticity explained through the presence of physical crosslink points in the amorphous matrix. Finally, in the last experimental part of the work, the stereocomplex was employed to enhance PLA foaming behavior. Foaming visualization experiments as well as batch foaming tests showed that the presence of the stereocomplex can increase bubble nucleation density and led to a finer and more uniform foam morphology due to its nucleating effect and to the increased melt elasticity. The literature review and the three first experimental sections are presented in Peer-reviewed journal format. The last experimental section is meant as an exploratory and prospective part for the project and will not be submitted for publication.

L'influence d'un cisaillement sur les premiers stades et la cinétique de cristallisation isotherme d'un polypropylène isotactique est étudiée expérimentalement. Dans la gamme de taux de cisaillement où les morphologies restent sphérolitiques, le taux et la durée du cisaillement, ainsi que l'instant d'application varient séparément. Des techniques rhéooptiques permettent de suivre la cristallisation, qui se produit dans des conditions thermomécaniques contrôlées. Au-delà d'un taux et d'un temps de cisaillement critique, la cinétique de cristallisation est augmentée. La cinétique n'est en revanche pas affectée par une modification de l'instant d'application, seuls la durée et surtout le taux du cisaillement subis par le matériau comptent. L'influence des paramètres de l'écoulement est reliée aux mesures d'orientation globale des chaînes. Les premiers stades de la cristallisation sont étudiés par diffusion de la lumière aux petits angles, qui détecte des variations dans les fluctuations de polarisabilité. Les fluctuations de densité sont toujours détectées avant les fluctuations d'orientation et sont couplées au cisaillement appliqué. Les expériences permettent de comparer l'influence de la température et du cisaillement sur la cinétique et l'amplitude des fluctuations de densité. L'évolution de ces fluctuations de densité est ensuite comparée aux étapes de germination et croissance suivies par microscopie optique.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La cristallisation de trois grades de PA66 différant par leur masse molaire et leur caractère branché ou linéaire a été étudiée en termes de cinétique de cristallisation et de morphologie.Nous avons utilisé une platine chauffante pour étudier les cristallisations isothermes à haute température. Puis, grâce au calorimètre l’Hyper DSC, nous avons pu cristalliser nos échantillons à des vitesses de refroidissement constantes allant jusqu’à 700°C/min. Ces essais ont été complétés à l’aide d’une DSC Flash qui nous a permis d’atteindre des vitesses constantes de refroidissement allant jusqu’à 60000°C/min.Les cinétiques globales de cristallisation ont pu être recalculées grâce au modèle d’Avrami dans le cas des cristallisations isothermes et du modèle d’Ozawa dans le cas des cristallisations anisothermes à vitesse de refroidissement constante allant jusqu’à 700°C/min.Des coupes microtomiques réalisées à l’aide d’un microtome à lame de verre sur les échantillons issus des essais en platine chauffante et en Hyper DSC ont permis de mettre en évidence le caractère très transcristallin de l’une des nuances de PA66 étudiée, les deux autres nuances étant de nature plus sphérolitique.La présence de zone de croissance transcritalline modifie les exothermes de cristallisation. Les cinétiques globales de cristallisation sont une combinaison des apports de la cristallisation de surface et de la cristallisation de volume (intrinsèque au matériau). Nous avons donc utilisé la méthode proposée par Billon & al. pour déterminer la contribution de la cristallisation intrinsèque à la fraction transformée α en utilisant aux moins deux épaisseurs d’échantillons différentes en DSC.Par ailleurs, une analyse particulière de ces exothermes de cristallisation donne accès à des paramètres de cristallisation tels que la vitesse de croissance. Malgré un certain niveau d’incertitude, les résultats obtenus par cette méthode sont corroborés par des résultats issus de la littérature. Cette méthode est particulièrement intéressante lorsque l’observation directe est impossible.L’utilisation du formalisme d’Hoffman et Lauritzen nous a permis de déterminer un changement de régime de croissance entre le régime I et le régime II. D’autre part, il nous a permis de calculer les énergies de surface latérale et d’extrémité ainsi que de repliement de chaîne. Enfin, ce modèle nous permet de recalculer l’évolution de la vitesse de croissance sphérolitique sur tout le domaine de température étudié. / Crystallization of three PA66 grades of different molar mass, linear or branched, has been studied in terms of crystallization kinetics and morphology.A hot stage has been used to study isothermal crystallization at high temperatures. A Hyper DSC has been used to study crystallization at constant cooling rates up to 700°C/min. Further investigations have been carried out using a Flash DSC setup increasing the reachable constant cooling rate up to 60000°C/min.Overall kinetics of crystallization have been successfully calculated thanks to Avrami model for isothermal crystallization and thanks to Ozawa model for anisothermal crystallization at constant cooling rate up to 700°C/min.Microtomed sections made with a glass knife microtome out of hot stage and Hyper DSC samples have been observed with a polarized light microscope. For one grade of PA66 studied, morphologies are very transcrystalline whereas for the two other grades, morphologies are spherulitic.The presence of transcrytalline zones while performing DSC experiments modifies the exotherms of crystallization with a contribution of surface crystallization and bulk crystallization. This leads to a polluted determination of crystallization kinetics. Then, we used the method proposed by Billon & al in order to discriminate the part of the exotherm due to transcrystalline crystallization and to bulk crystallization.Moreover, crystallization parameters as growth rate is identified thanks to the analyses of DSC crystallization trancrystalline-perturbed exotherms using two different thicknesses of DSC samples. Despite of a certain degree of uncertainty, the results obtained by this new method compare well with already published data. This method is particularly of interest when direct observation of spherulites is impossible.The lateral and folding surface free energies as well as the work of chain folding have been determined from Hoffman & Lauritzen treatment. Indeed, it allows us to see the change of growth regime from regime I to regime II and to calculate accurately growth rate vs temperature for the whole temperature range studied.

Les propriétés de cristallisation et les interactions moléculaires intervenant dans des matières grasses naturelles, en létat ou modifiées, ainsi que dans leurs mélanges ont été caractérisées, et ceci dans le contexte de la mise sur le marché de produits alimentaires gras à teneur réduite en acides gras trans. En plus dune compréhension des propriétés de cristallisation, ce travail propose une modélisation offrant une possibilité de prédiction de propriétés de systèmes ternaires à partir des systèmes binaires correspondants. Enfin, la dernière partie de ce travail concerne une étude plus détaillée de la cinétique du polymorphisme et de lintersolubilité des constituants triglycéridiques dun composé majeur des formulations « low-trans » : lhuile de palme, ainsi que dun grand nombre de ses fractions (stéarines, oléines, superoléines et fractions intermédiaires). Lensemble des résultats démontre lintérêt de réaliser des diagrammes de phases pour létude du comportement dynamique de systèmes lipidiques et la nécessité de combiner plusieurs techniques pour caractériser ces systèmes hautement complexes et instables.

La cristallisation en solution est largement utilisée comme technique de séparation et de purification dans l'industrie pharmaceutique. Les propriétés d'usage et intermédiaires des cristaux sont liées à la taille et au faciès des cristaux Dans cette étude, nous avons considéré la cristallisation des cristaux à faciès aciculaires en combinant l'approche expérimentale et de la modélisation moléculaire. La structure, la nucléation et la croissance des cristaux d'Irbesartan phase A obtenus dans le Propan-2-ol ont été étudiées. L'Irbesartan présente en solution un équilibre tautomérique dont les différents tautomères peuvent être isolés à l'état solide. La modélisation des interactions intermoléculaires de la phase A montre une forte anisotropie de la structure, conduisant à la prédiction de cristaux à faciès aciculaire. C'est un exemple de cristal pour lequel la croissance est régie par les propriétés internes plutôt que les propriétés externes. Des observations in-situ et ex-situ ont permis d'étudier l'influence des conditions de cristallisation sur les mécanismes de croissance. Les observations AFM montrent que les agglomérats présentent des orientations cristallographiques communes. Nous avons utilisé le concept de "regular over et intergrowths" comme dans le cas des macles afin de proposer un mécanisme de croissance. Les résultats expérimentaux et de modélisation moléculaire ont conduit à la sélection de différents additifs. Leur influence sur la nucléation et la croissance des cristaux a été étudiée. Les observations AFM à l'échelle microscopique fournissent des informations intéressantes concernant l'influence des conditions de croissance sur la topographie de surface.