Synthèse de polyesters et polyamides furaniques : Application aux fibres textiles pneumatiques

Furanic polyesters and polyamides synthesis : Application to tyre reinforcement fibers

• Auteur / Autrice : Mélissa Poloni
• Direction : Alain Rousseau, Françoise Fenouillot-Rimlinger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux
• Date : Soutenance le 22/10/2021
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Institut national des sciences appliquées (Lyon ; 1957-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ingénierie des Matériaux Polymères (Auvergne Rhône-Alpes ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Florent Allais
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Rousseau, Françoise Fenouillot-Rimlinger, Florent Allais, Noëlle Billon, Yves Grohens, Julien Bernard, Christophe Le Clerc, Pascal Rumeau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Florent Allais, Noëlle Billon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matières plastiques biodégradables

Polyesters

Matériaux

Mots clés libres

Matériau

Polymère biosourcé

Polyester

Polyamide

Polyester furanique

Fibres

Materials

Biobased polymer

Polyester

Polyamide

Furanic polyester

Fibers

Résumé

Au cours des dernières années, l’usage de polymères biosourcés a connu un regain d’intérêt notamment pour des applications packaging où par exemple le PLA y occupe une place de choix. Un autre polymère, le poly(éthylène furanoate) ou PEF a éveillé l’intérêt des industriels du fait de sa ressemblance avec le poly(éthylène téréphtalate) (PET). Ce travail de thèse s’est attaché à évaluer le potentiel des polymères furaniques biosourcés en tant que fibres techniques. Nous avons donc débuté notre étude en nous focalisant sur le PEF dont la synthèse et les propriétés sont bien décrites dans la littérature. Plusieurs kilogrammes de polyester ont été produits grâce à un pilote de polycondensation pour obtenir de hautes masses molaires et limiter le phénomène d’éthérification pouvant se produire lors de la synthèse. De bons résultats ont été obtenus, mais il s’avère que la température de fusion du PEF reste insuffisante pour l’application. La structure du polyester a donc été modifiée par l’incorporation du diol 1,4-cyclohexanedimethanol (CHDM) aux chaînes afin de synthétiser du poly(1,4-cyclohexanediméthylène 2,5-furanoate) (PCF) et des copolymères poly(1,4-cyclohexanediméthylène-co-éthylène 2,5-furanoate) (PECF). Ces différents polyesters (PEF, PCF et PECF) ont été testés au filage. Finalement, une fibre PEF présentant une bonne ténacité a été produite. Enfin, une dernière approche plus exploratoire a été testée : la synthèse de polyamides furaniques biosourcés dont les températures de fusion sont intéressantes.

Over the past few years, the use of biobased polymers has gained a renewed interest, particularly for packaging applications in which, PLA for example, occupies a key place. Another polymer, poly (ethylene furanoate) or PEF has grown attention from manufacturers due to its similarities with poly (ethylene terephthalate) (PET). Herein this work focused on evaluating the potential of biobased furan polymers as technical fibers. We therefore began our study by focusing on PEF, as synthesis and properties are well described in the literature. Several kilograms of polyester were produced using a polycondensation pilot to obtain high molar masses and limit the phenomenon of etherification that can occur during the synthesis. Good results have been obtained, but it appears that the melting temperature of PEF remains insufficient for the application. The structure of the polyester was therefore modified by the incorporation of the diol 1,4-cyclohexanedimethanol (CHDM) in the chains in order to synthesize poly (1,4-cyclohexanedimethylene 2,5-furanoate) (PCF) and poly(1,4-cyclohexanediméthylène-co-éthylène 2,5-furanoate) (PECF) copolymers. These different polyesters (PEF, PCF and PECF) were spun from the melt. Finally, a PEF fiber exhibiting good tenacity was produced. Lastly, a more exploratory approach was tested: the synthesis of biobased furan polyamides with interesting melting temperatures.