Les huiles végétales comme plate-forme pour le le « design » de polyuréthanes thermoplastiques plus durables et sans isocyanates.

Vegetable oils as a platform for the design of sustainable and non-isocyanate thermoplastic polyurethanes.

• Auteur / Autrice : Lise Maisonneuve
• Direction : Henri Cramail
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Polymères
• Date : Soutenance le 17/12/2013
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques (Bordeaux) - Laboratoire de Chimie des polymères organiques / LCPO
• Jury : Président / Présidente : Daniel Taton
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yannick Landais, Zéphirin Mouloungui, Carine Alfos, Etienne Grau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michael A. R. Meier, Jean-Jacques Robin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acides gras

Produits biosourcés

Huiles végétales

Thermoplastiques

Polyuréthanes

Mots clés libres

Polyuréthanes

Poly(hydroxyuréthane)s

Thermoplastiques

Bio-sourcé

Huiles végétales

Acide gras

Sans isocyanates

Catalyse organique

Diol

Diisocyanate

(bis) carbonate cyclique

Diamine

Polyurethanes

Poly(hydroxyurethane)s

Thermoplastic

Bio-based

Vegetable oils

Fatty acid

Isocyanate free

Organocatalysis

Diol

Diisocyanate

(bis) cyclic carbonate

Diamine

Résumé

Cette thèse porte sur la synthèse de polyuréthanes thermoplastiques plus durables à partir de dérivés des huiles végétales. La première voie étudiée est basée sur la réaction, largement utilisée, entre un diol et un diisocyanate. Aussi, pour s’affranchir de l’utilisation des diisocyanates toxiques, une approche via la polyaddition entre un bis carbonate cyclique et une diamine a également été étudiée. Pour ce faire des précurseurs bi-fonctionnels : diols, bis carbonates cycliques à 5 et 6 chainons et diamines ont été préparés à partir de dérivés de l’huile de tournesol (oléate de méthyle) et de l’huile de ricin (undécénoate de méthyle et acide sébacique). Les propriétés thermo-mécaniques des polyuréthanes et poly(hydroxyuréthane)s thermoplastiques obtenus ont pu être ajustées par le choix adapté de la structure chimique des précurseurs (gras) utilisés. Les travaux réalisés démontrent un effet de la taille du cycle du carbonate sur la réactivité. En effet, les (bis) carbonates cycliques à 6 chainons se sont avérés plus réactifs que leurs homologues à 5 chainons. De plus, la synthèse de diamines via un intermédiaire dinitrile semble très prometteuse pour le « design » d’une plateforme de diamines issues d’acides gras et de poly(hydroxyuréthane)s entièrement bio-sourcés.

This thesis aims to synthesize more sustainable thermoplastic polyurethanes from vegetable oil derivatives. The first route that has been investigated is based on the well-known reaction between a diol and a diisocyanate. Then to avoid the use of diisocyanates, the route via the polyaddition of a bis cyclic carbonate and a diamine have been studied as well. For this purpose, bifunctional precursors such as diols, bis 5- and 6-membered cyclic carbonates and diamines have been prepared from sunflower oil derivative (methyl oleate) and castor oil derivatives (methyl undecenoate and sebacic acid) The thermo-mechanical properties of the PUs have been modulated by designing and selecting the chemical structure of the (fatty acid-based) monomers. The performed model reaction kinetics revealed the higher reactivity of the 6-membered cyclic carbonates compare to the 5-membered ones. Finally, the developed route to fatty acid-based diamines via dinitriles synthesis in mild conditions was really efficient and this route is really promising to develop a fatty acid based-diamines platform and fully bio-based poly(hydroxyurethane)s.