Stratégies pour l’élaboration de mousses polyuréthane auto-moussantes soutenables basées sur la décarboxylation de carbonates cycliques

Strategies for the elaboration of sustainable self-blown polyurethane foams based on the decarboxylation of cyclic-carbonates

• Auteur / Autrice : Florent Monie
• Direction : Henri Cramail, Christophe Detrembleur
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Polymères
• Date : Soutenance le 17/10/2024
• Etablissement(s) : Bordeaux en cotutelle avec Université de Liège
• 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 : François Tournilhac
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Karin Odelius
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Haritz Sardon Muguruza, Raquel Verdejo

Mots clés

Mots clés libres

Nipu

Mousses

Polyuréthane

Isocyanate

Polyurethane

Isocyanate

Nipu

Foams

Résumé

Cette thèse traite du développement de formulations polyuréthane sans isocyanate auto-moussantes, en particulier de poly(hydroxyuréthane)-PHU, dans lesquelles l’agent moussant (CO2) est généré par la décarboxylation du précurseur carbonate cyclique à 5 pièces (5CC). D’abord, un système basé sur un précurseur thiol-latent (i.e. thiolactone) a été mis au point. La génération de thiol in-situ a permis l’expansion de la matrice PHU de façon contrôlée et sans odeur. Ensuite, divers biocharges ont été utilisées pour promouvoir le moussage grâce à l’eau qu’elle contiennent via l’hydrolyse des 5CC. Cela nous a mené à étudier l’impacte de l’eau sur la cinétique de réticulation d’une formulation thermodurcissable non-moussante. Enfin, les formulations de mousses développées ont subit une montée en échelle afin d’être caractérisées dans un contexte industriel. Ceci a permis d’apporter des informations sur les aptitudes d’isolation thermique et de résistance au feu de ces mousses PHU.

This thesis consists in the development of self-foaming isocyanate-free polyurethane formulations, in particular poly(hydroxyurethane)-PHU, for which the blowing agent generation (CO2) originates from the decarboxylation of 5-membered cyclic carbonate (5CC) precursors. First, a system relying on a latent-thiol precursor (i.e. thiolactone) has been designed. The in-situ generated thiol allowed the PHU matrix expansion in a controlled and odorless way. In a second time, various waste biofillers were used as promotors of the foaming behavior thanks to the water they contain. The 5CC hydrolysis was then responsible for providing the foaming power. This led us to also investigate the impact of water on the curing kinetic of a non-foaming thermosetting formulation. Finaly, the developed foam formulations were scaled-up in order to undergo extensive characterization in an industrial context. This allowed to bring insights on the thermal insulation and fire resistance properties of PHU foams.