Élaboration de matériaux polymères thermodurcissables à partir de lignines modifiées

Towards thermosetting polymers from modified lignins

• Auteur / Autrice : Nicolas Longhitano
• Direction : Henri Cramail, Stéphane Grelier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Polymères
• Date : Soutenance le 12/02/2021
• 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 : Mohamed Naceur Belgacem
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Henri Cramail, Stéphane Grelier, Mohamed Naceur Belgacem, Florent Allais, Etienne Fleury, Fabien Hermant, Morgane Petit
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Florent Allais, Etienne Fleury

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dépolymérisation réductrice

Lignine

Thermodurcissables

Mots clés libres

Lignine

Fonctionnalisation

Dépolymérisation

Thermodurcissable

Lignin

Functionalisation

Depolymerisation

Thermosets

Résumé

Actuellement, les polymères thermodurcissables sont principalement fabriqués à partir de composés pétrosourcés et/ou toxiques. Dans cette thèse, une approche plus respectueuse de l’environnement et des principes de la chimie verte a été élaborée à partir de lignines. En effet, la lignine est la plus grande source de composés aromatiques biosourcés et peut se révéler d’un grand intérêt pour des applications visant des propriétés thermiques et mécaniques élevées. Cependant, la grande complexité de sa structure moléculaire ainsi que son manque de processabilité limitent aujourd’hui son utilisation. C’est dans ce contexte que différentes stratégies ont été explorées durant cette thèse. La première a consisté à l’utilisation d’un mélange de solvant non toxique, afin d’obtenir des fractions de lignine avec des tailles de chaine moins dispersées. La seconde a permis l’obtention de fractions de lignine possédant différentes fonctionnalités et solubilités, par dépolymérisation oxydante à l’aide d’ozone et d’oxone. Toutes ces stratégies ont enfin ouvert la route à l’élaboration de matériaux polymères thermodurcissables à partir de ces lignines modifiées.

Currently, thermosets are mainly synthesised from oil-based monomers, some of them being toxic. In this work, we aimed at developing a sustainable approach to these polymeric materials and investigated the potentiality of lignin in this field. Indeed, lignin is the most abundant natural aromatic biopolymer and its use could be of interest as far as high thermal and mechanical properties are expected. However, the complex molecular structure of this biopolymer and its lack of processability are two important issues that limit the valorisation of lignin. In this context different strategies are studied that include the fractionation of lignin by selective solvents and its depolymerisation in oxidative medium. In the frame of this PhD, green solvent mixtures giving access to lignin fractions with narrow molar masses distribution were first studied. Second, the lignin oxidation by treatment with ozone and oxone was performed to produce lignin fractions with different functionalities and solubilities. All these strategies open the routes to the design of lignin-containing thermosets.