Thèse en cours

Incorporation d’esters boroniques dans des matrices polyesters par mise en forme réactive à des fins de compatibilisation et de recyclage
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Triangle exclamation pleinLa soutenance a eu lieu le 15/12/2023. Le document qui a justifié du diplôme est en cours de traitement par l'établissement de soutenance.
Auteur / Autrice : Violette Mohring
Direction : Renaud NicolaŸ
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : Physique et chimie des matériaux
Date : Inscription en doctorat le
Soutenance le 15/12/2023
Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie des matériaux
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie moléculaire, macromoléculaire, et matériaux
établissement opérateur d'inscription : ESPCI Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles de la ville de Paris (PSL)
Jury : Président / Présidente : Jean-Luc Bouvard
Examinateurs / Examinatrices : Renaud NicolaŸ, Sandrine Hoppe, Ilias Iliopoulos, Nathan Van zee, Jean Raynaud
Rapporteurs / Rapporteuses : Sandrine Hoppe, Ilias Iliopoulos

Résumé

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Le poly(éthylène téréphtalate) (PET) est un des thermoplastiques les plus produits dans le monde. Sa principale utilisation est l’emballage, souvent pour des applications à usage unique. De ce fait, la gestion de la fin de vie du PET est un enjeu important. Le recyclage du PET est de plus en plus courant, mais certains défis sont toujours présents, en particulier concernant les mélanges de PET avec d’autres thermoplastiques, comme par exemple l’acide polylactique (PLA), un thermoplastique biosourcé dont la production est en augmentation. Les réseaux covalents adaptables, des réseaux de polymères contenant des liaisons chimiques dynamiques, sont une solution efficace pour améliorer la miscibilité entre thermoplastiques incompatibles, ainsi que les propriétés mécaniques de ces mélanges. Plusieurs chimies d’échange ont été développées au fil des ans pour produire des réseaux covalents adaptables. Parmi elles, la métathèse des esters boroniques est particulièrement intéressante. Les esters boroniques sont stables sur le plan thermo-oxydatif, tandis que leur métathèse est rapide sans nécessiter de catalyseur. Dans cette thèse, des esters boroniques dynamiques ont été introduits par extrusion réactive dans du PLA et du PET modifié par du glycol (PETg), utilisé comme modèle pour le PET. Les matériaux résultants ont été étudiés. Les fonctions ester du matériau, ainsi que les extrémités de chaîne, ont été utilisées à cette fin. Un diol bis(ester boronique) a été synthétisé et incorporé dans les matériaux par transestérification avec les fonctions ester de la matrice, entraînant une diminution des masses molaires des polymères. La cinétique de ce procédé, l’impact de la quantité de diol et l'influence de la nature et de la quantité de catalyseur ont été étudiés. Ensuite, l’extension de chaînes des polymères fonctionnels a été réalisée avec un allongeur de chaîne à base d'isocyanate, le poly(hexaméthylène diisocyanate) (PHDI), pour le PLA, et avec le PHDI ou un allongeur de chaîne à base d'époxy, le diglycydyl éther de bisphénol A (DGEBA) pour le PETg. Ce processus a été réalisé soit en deux étapes, avec l’introduction des esters boroniques suivie de l’extension de chaîne, soit en une étape, en se servant des bouts de chaînes des polyesters. Des mélanges de PLA et de PETg ont également été préparés et compatibilisés avec le PHDI et le diol bis(ester boronique), ou un diol ne contenant pas de fonction dynamique. Des mélanges de PLA et de PETg modifiés ont également été réalisés. Quel que soit le diol utilisé, la réaction avec le PHDI et le diol améliore la miscibilité du PLA dans le PETg, sans différence notable entre les deux diols. La présence de liaisons dynamiques confère en revanche de meilleures propriétés d'écoulement à l'état fondu. Enfin, un nouvel agent d’extension de chaîne pour le PET et les polyamines ainsi qu’un oligomère contenant des alcools et des esters boroniques pendants ont été synthétisés par polymérisation radicalaire contrôlée par transferts de chaînes réversible par addition fragmentation (RAFT).