Elaboration de nouveaux élastomères thermoplastiques biosourcés à base d’huiles végétales

Development of biosourced thermoplastic elastomers from vegetal oils

• Auteur / Autrice : Christopher Costa
• Direction : Henri Cramail
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Polymères
• Date : Soutenance le 02/10/2020
• Etablissement(s) : Bordeaux
• 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 : Sophie Guillaume
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Henri Cramail, Sophie Guillaume, François Tournilhac, Sylvain Caillol, Etienne Grau, Thierry Briffaud, Quentin Pineau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Tournilhac, Sylvain Caillol

Mots clés

Mots clés contrôlés

Copolymères séquencés

Polycondensation

Huiles végétales

Acides gras

Composites thermoplastiques

Élastomères

Mots clés libres

Élastomère thermoplastique

Acides gras dimérisés

Copolymère à blocs

Pa-11

Huiles végétales

Polycondensation

Thermoplastic elastomer

Acides gras dimérisés

Block copolymer

Pa-11

Vegetable oil

Polycondensation

Résumé

Dans l’objectif d’élargir la gamme Pebax® commercialisée par la société Arkema, cette étude a été dédiée à la synthèse d’élastomères thermoplastiques multiblocs, contenant des blocs souples biosourcés, de basse température de transition vitreuse, associés à des blocs rigides semi-cristallins de type polyamide. Dans un premier temps, des pré-polymères souples polyester et polyamide, obtenus par polycondensation des dimères d’acides gras commerciaux Pripol® (diol et diacide) et Priamine (diamine) ainsi que des pré-polymères rigides de type PA-11 à terminaison acide ou amine ont été synthétisés. Issus de ces prépolymères, deux familles distinctes de copolymères multi-blocs de type poly(ester-b-amide) (PEsBA) contenant des taux variables de fonctions amide et de phases souple et rigide ont été élaborées, leur morphologie et leurs propriétés évaluées et comparées à celles de la référence Pebax®. Dans un second temps, de nouvelles séries de copolymères PEsBA ont été préparées selon deux procédés de synthèse, l’un en deux étapes ne nécessitant pas la préparation préalable du pré-polymère souple et l’autre, en une seule étape, où aucun pré-polymère n’est préalablement élaboré. L’étude de la relation structure-morphologie-propriétés de l’ensemble de ces copolymères a permis d’en distinguer certains dont les propriétés physico-chimiques et mécaniques répondent aux objectifs de l’étude. Enfin, à partir des pré-polymères souple et rigide de type polyamide, deux nouvelles familles de copolyamide (COPA) ont été synthétisées et leurs propriétés comparées à celles des systèmes PEsBAs et PEBAs.

With the purpose of expanding the Pebax® range, commercialised by Arkema, this study was dedicated to the synthesis of multiblock thermoplastic elastomers, including low glassy transition temperature bio-sourced soft blocks and rigid semi-cristalline polyamide. First, soft polyester and polyamide pre-polymers resulting from the polycondensation of commercialised dimerised fatty acids Pripol® (diol and diacid) and Priamine (diamine) as well as rigid PA-11 pre-polymers bearing amine or acid chain-ends, have been synthesized. From these pre-polymers, two distinct poly(ester-b-amide) (PEsBA) multiblock copolymer families containing variable ratios of amide functions and hard and soft phases have been elaborated, their properties and morphologies evaluated and compared to the ones of the reference: Arkema’s Pebax®. Second, new series of PEsBA copolymers have been prepared according to two synthetic processes, one in two steps not requiring the prior synthesis of the soft pre-polymer and the second, in one step, with no initially elaborated pre-polymers. The study of the structure-morphology-properties relationship of those copolymers allowed the discrimination of some of them exhibiting properties in agreement with the objectives. Lastly, starting from hard and soft polyamide pre-polymers, two new copolyamide (COPA) families have been synthesised and their properties compared to those of the established PEsBA and PEBA systems.