Valorisation de monomères d'origine naturelle appliquée à la synthèse de nouveaux polyesters

Valuation of bio-based monomers applied to the synthesis of new polyesters

• Auteur / Autrice : Pierre-Jean Roumanet
• Direction : Philippe Guégan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie et physicochimie des polymeres
• Date : Soutenance le 03/03/2010
• Etablissement(s) : Evry-Val d'Essonne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie (Evry ; 2008-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Organisation nationale interprofessionnelle des oléagineux (France)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire analyse et modélisation pour la biologie et l'environnement (Evry, Essonne ; 1998-)
• Jury : Président / Présidente : Jean Lepetit
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nathalie Jarroux, Yann Raoult
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Jacques Robin, Pierre Villeneuve

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éco-matériaux

Polycondensation

Biodégradation

Polyesters

Mots clés libres

Acide oléique

Résumé

L’industrie des matériaux plastiques, tout comme la majorité des secteurs d’activité, connaît aujourd’hui un nouvel engouement pour les matières premières d’origine renouvelable. Cette tendance s’inscrit dans une démarche de développement durable, aspirant à la fois à trouver des alternatives aux ressources d’origine fossile, mais aussi à concevoir des produits plus respectueux de l’environnement. Parmi les composés issus du monde végétal, il existe non seulement des biopolymères, mais également de nombreuses molécules pouvant être mises à profit en tant que monomères. C’est dans ce contexte de valorisation de la biomasse que se positionne ce travail de thèse. De nouveaux polyesters bio-sourcés ont été développés à partir d’un diacide carboxylique d’origine naturelle : l’acide (Z)-octadéc-9-ènedioïque (D18:1). Cette molécule est obtenue par oxydation enzymatique de l’extrémité alkyle de l’acide oléique. Afin de mettre en application certains principes de la chimie verte, les polymérisations ont été menées parpolycondensation en masse et catalysées par des composés organométalliques. Divers diols ont été polymérisés avec le D18:1, notamment des diols aliphatiques, aromatiques, phénoliques ou encore certains dianhydrohexitols bio-sourcés. De plus, la modification chimique du D18:1 a permis de compléter cette étude par la synthèse de polyesters linéaires entièrement issus de l’acide oléique. L’évaluation des caractéristiques physicochimiques des ces nouveaux matériaux a été effectuée, notamment en termes de masse molaire, de propriétés thermiques et rhéologiques. Des tests préliminaires de biodégradation ont permis de dégager une tendance positive. Cette propriété est un atout qui permettrait de substituer certains plastiques issus de la pétrochimie.

Nowadays, plastic industry is infatuated with renewable raw materials, as the majority of the business sectors. This trend is in line with the approach of sustainable development, by trying to find alternatives for fossil resources, and by designing more environmentally friendly products. Among compounds coming from vegetable source, there are not only biopolymers, but also numerous molecules which can be used as monomers. This PhD work takes position in this context of biomass valuation. Newbio-based polyesters were developed from a natural carboxylic diacid: the (Z)-octadec-9-enedioic acid(D18:1). This molecule is obtained by enzymatic oxidation of the alkyl end of oleic acid. To apply some green chemistry principles, polymers were synthesized by bulk step-growth polymerization, with organometallic catalysts. Miscellaneous diols were polymerized with D18:1, specifically aliphatic, aromatic and phenolic diols or some bio-based dianhydrohexitols. Furthermore, chemical modifications of D18:1allowed to synthesize linear polyesters entirely based on oleic acid. This new materials were chemically and physically characterized, in terms of molar mass, thermal and rheological properties. The main interest of most of synthesized polyesters is their biodegradability. This advantage could allow these materials to substitute those coming from petrochemistry, in some specific fields of application.