Du bore pour dynamiser les polymères
Publié par Adrien le 09/09/2019 à 08:00
Source: CNRS INC
Les polymères dynamiquement réticulés combinent idéalement les performances des thermodurs et la recyclabilité des thermoplastiques en faisant intervenir des liaisons chimiques réversibles entre chaines macromoléculaires. Bien que de nombreuses modifications chimiques aient été proposées en ce sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant du...), l'utilisation de dérivés borés et plus particulièrement d'ester boroniques cycliques est relativement facile à mettre en oeuvre et mène à d'excellentes stabilités chimiques et thermiques. D'où l'importance de comprendre finement les mécanismes chimiques qui régissent les réactions dynamiques entre esters boroniques.

C'est ce à quoi se sont attachés des chercheurs du Laboratoire de Chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles...), Catalyse (La catalyse est l'action d'une substance appelée catalyseur sur une transformation chimique dans le but de modifier sa vitesse de réaction. Le catalyseur, qui est en général en...), Polymères et Procédés (C2P2: CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) / CPE Lyon / Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment où les...) de Lyon), en étudiant des copolymères styréniques comprenant des fonctions esters pinacolboroniques, capables de réagir pour former des réseaux denses. Les nouveaux polymères ainsi obtenus présentent des températures de transition vitreuse pouvant aller jusqu'à 220 °C. De plus, cette réticulation est totalement réversible par simple dilution (La dilution est un procédé consistant à obtenir une solution finale de concentration inférieure que celle de départ, soit par ajout de solvant, soit par prélèvement d'une partie de la solution et en...), ce qui permet de retrouver les polymères linéaires de départ.


Etapes du recyclage d'une solution de poly 4-vinylphenylboronic pinacolate. (a) Solution initiale de polymère, (b) Après une nuit à 110°C, (c) Après l'addition (L'addition est une opération élémentaire, permettant notamment de décrire la réunion de quantités ou l'adjonction de grandeurs extensives de même nature, comme les longueurs, les aires, ou les volumes....) de 2 mL de toluène, (d) Poudre (La poudre est un état fractionné de la matière. Il s'agit d'un solide présent sous forme de petits morceaux, en général de taille inférieure...) de polymère obtenue après séchage, (e) Solubilisation dan sun (Sun Microsystems (NASDAQ : SUNW) est un constructeur d'ordinateurs et un éditeur de logiciels américain.) mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de l'opération est une préparation aussi appelée mélange. Les...) toluène / alcool benzylique, (f) Après une nuit à 110°C, (g) Après l'addition de toluène
© Damien Montarnal & Jean Raynaud

Des mesures couplant balayages calorimétrique différentiel (Un différentiel est un système mécanique qui a pour fonction de distribuer une vitesse de rotation de façon adaptative aux besoins d'un ensemble mécanique.), spectroscopies infra-rouge et RMN à l'état solide et rhéologie, couplées à des calculs quantiques de structure électronique, pointent vers une réactivité jusqu'ici ignorée des esters boroniques cycliques permettant une ouverture de cycle par une assistance catalytique nucléophile. Une contribution importante pour la chimie du bore (Le bore est un élément chimique de symbole B et de numéro atomique 5.) mais aussi pour la compréhension de la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) de réticulation des réseaux de polymères, ce qui pourrait faciliter leur recyclage.

Référence

Juliette Brunet, Franck Collas, Matthieu Humbert, Lionel Perrin, Fabrice Brunel, Emmanuel Lacôte, Damien Montarnal & Jean Raynaud.
High Glass-Transition Temperature Polymer Networks harnessing the Dynamic Ring Opening of Pinacol Boronates
Angewandte Chemie Int. Ed. 26 juin 2019
https://doi.org/10.1002/anie.201904559
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