♻️ Des plastiques recyclables "à la demande"

Les plastiques thermodurcissables sont des matériaux polymères dans lesquels les chaînes polymériques sont reliées chimiquement entre elles. Ils occupent une place essentielle dans les secteurs de haute technologie comme l'aéronautique, l'automobile ou l'électronique, pour leurs propriétés haute performance, comme la résistance exceptionnelle à la chaleur et aux produits chimiques.

Mais cette robustesse a un revers: une fois moulés et cuits, ils ne peuvent plus être refondus ni recyclés.


Depuis une dizaine d'années, les réseaux covalents adaptables (CAN) suscitent un fort intérêt. En effet, ces plastiques nouvelle génération combinent la robustesse des matériaux thermodurcissables avec la possibilité d'être remodelés ou/et recyclés. Cette propriété repose sur des liaisons chimiques dites "dynamiques", capables de se rompre et se reformer sous l'effet d'un stimulus, comme par exemple la température.

Jusqu'à maintenant, ces réarrangements nécessitaient la présence de groupes chimiques très réactifs en excès, notamment des fonctions soufrées appelées thiols. Mais en contrepartie, cet excès rend le matériau plus sensible au "fluage", un phénomène de déformation lente et irréversible sous contrainte prolongée qui compromet, à terme, la durabilité et les performances mécaniques du matériau.

Pour contourner cette difficulté, les scientifiques du Laboratoire Softmat (CNRS/Université de Toulouse) ont mis au point une stratégie originale qui s'apparente à un "cadenas" moléculaire. Leur idée: masquer temporairement les groupes thiols en excès responsables du fluage afin d'empêcher leur réactivité à température d'usage, tout en conservant la possibilité de les réactiver lorsque nécessaire.

Ils sont ainsi parvenus à protéger les atomes de soufre des groupes thiols au sein de structures chimiques stables qui jouent le rôle de cadenas verrouillés. À température ambiante, ces cadenas empêchent toute interaction indésirable entre les atomes de soufre et leur environnement. Le matériau reste stable, résistant, et peu sujet au fluage.

Une fois chauffés, ces verrous s'ouvrent progressivement libérant les groupes thiols qui peuvent alors participer aux réactions d'échange permettant de remodeler ou recycler le matériau. Cette stratégie permet ainsi d'activer ou de désactiver thermiquement la recyclabilité du matériau tout en limitant le fluage à température d'usage.

Cette avancée qui fait l'objet d'une publication dans la revue Polymer Chemistry ouvre de nouvelles perspectives pour le développement de plastiques plus durables bénéficiant d'une durée de vie accrue tout en restant recyclables. Au-delà, cette stratégie pourrait être étendue à la conception de matériaux capables d'adapter leurs propriétés en fonction de leurs conditions d'utilisation.