Conception d’Hybrides Poly(Hydroxy Uréthane)s sans Isocyanate – Poly(Méthacrylate de Butyle) en Mini-émulsion et Propriétés des Films Résultants

Design of Waterborne Isocyanate-free Poly(Hydroxy Urethane)s – Poly(Butyl Methacrylate) Hybrids via Miniemulsion and Properties of the Cast Films

• Auteur / Autrice : Boris Bizet
• Direction : Henri Cramail, José M. Asua
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Polymères
• Date : Soutenance le 27/02/2020
• Etablissement(s) : Bordeaux en cotutelle avec Universidad del País Vasco. Facultad de ciencias
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Sébastien Lecommandoux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Henri Cramail, José M. Asua, Sébastien Lecommandoux, Élodie Bourgeat-Lami, Christophe Detrembleur, Lise Maisonneuve, María Paulis
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Élodie Bourgeat-Lami, Christophe Detrembleur

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymérisation en émulsion

Réticulation (polymérisation)

Acides gras

Polyuréthanes sans isocyanates

Mots clés libres

Polyuréthanes sans isocyanates

Poly(hydroxy uréthane)s

Acides gras

Hybrides PHU-Acrylique

Mini-émulsion

Dispersion aqueuse

Réticulation

Non-isocyanate Polyurethanes

Poly(hydroxy urethane)s

Fatty acids

PHUAcrylic hybrids

Miniemulsion

Waterborne

Grafting

Résumé

L’objectif de cette these consiste au développement de polymères hybrides en dispersion aqueuse composés de poly(hydroxy uréthane)s – PHUs – issus d’huile végétale, et de poly(méthacrylate de butyle) – PolyBMA. La synthèse de bis-carbonates cycliques issus d’acides gras, ainsi que leur comportement en polymérisation en masse avec des diamines également issues d’acides gras, ont été étudiés dans un premier temps. Il a été montré que la structure du bis-carbonate cyclique influence la microstructure du poly(hydroxy uréthane) formé ainsi que les propriétés des poly(hydroxy uréthane)s résultants. Dans un second temps, la conception de dispersions aqueuses d’hybrides polymère-polymère PHU-PolyBMA a été réalisée via l’utilisation d’un procédé de miniémulsion. Des formulations à la fois non-réticulées et réticulées ont été développées et comparées en termes de cinétique, morphologie des particles, capacité à former des films et morphologie des films. D’une part, dans le cas des hybrides non-réticulés, il a été trouvé que le ratio entre le PHU et la phase acrylique jouait un rôle important dans la possibilité de former des films ainsi que la tendance à la ségrégation de phase. D’autre part, l’influence de la réticulation a été analysée et il a été montré qu’elle pouvait être une solution potentielle pour la conception de films plus homogènes, aux propriétés mécaniques modulables.

The objective of this thesis consists in the development of waterborne hybrid polymers composed of vegetable oil-based poly(hydroxy urethane) – PHU – and poly(butyl methacrylate) – polyBMA. To do so, the design of fatty-acid based bis-cyclic carbonates, as well as their behavior in the bulk polymerization with fatty-acid based diamines was firstly studied. The bis-cyclic carbonate structure was found to influence the microstructure of the formed poly(hydroxy urethane)s as well as the properties of the resulting poly(hydroxy urethane)s. Secondly, the design of waterborne PHU-PolyBMA polymer-polymer hybrids was performed using a miniemulsion process. Both non-crosslinked and crosslinked formulations were developed and compared with respect to kinetics, particle morphology, film formation ability and film morphology. On the one hand, in the case of non-crosslinked hybrids, the ratio between the PHU and the acrylic phase was found to have a strong impact onto the film casting ability as well as the extent of phase segregation. On the other hand, the influence of grafting was analyzed and it was shown to be a potential solution towards the formation of more homogeneous films, exhibiting tunable mechanical properties.