Posté par Adrien le Lundi 09/09/2019 à 08:00
Du bore pour dynamiser les polymères
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, 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, Catalyse, Polymères et Procédés (C2P2: CNRS / CPE Lyon / Université 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, 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 de 2 mL de toluène, (d) Poudre de polymère obtenue après séchage, (e) Solubilisation dan sun mélange 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, 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 mais aussi pour la compréhension de la dynamique 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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