2019 DICARBOREX – Le CO2 comme réactif dans la fonctionnalisation de polymères par extrusion réactive

Notre stratégie est d’aller progressivement sur des modifications chimiques de plus en plus complexes de polymères de plus en plus inertes chimiquement par carboxylation par le CO2. Cela correspond à des fonctions présentes dans le polymère de moins en moins réactives : 1) carboxylation d’époxyde par le CO2, 2) carboxylation oxydante d’oléfines (C(sp2)-H) par le CO2 3) carboxylation oxydante d’alcane (C(sp3)-H) par le CO2. Si la carboxylation catalytique d’époxyde est un domaine mature ce n’est pas le cas des carboxylations oxydantes d’alcènes et à fortiori d’alcanes.

Dans le 1er cas, les cibles seront des polymères relativement polaires présentant des fonctions époxydes comme les polyoléfines réactives ou des silicones époxydés. Dans le second cas, des polymères apolaires présentant des insaturations seront utilisés comme des homo- et copolymères de diènes conjugués ou des silicones fonctionnalisés oléfine. Enfin, le dernier cas concernera les polymères apolaires comme les polyoléfines.

Concernant le procédé, il s’agira de transposer à l’extrusion réactive les réactions menées en autoclave. Outre les paramètres d’extrusion classiquement optimisés pour rendre compatible la réaction chimique et l’extrusion, il sera nécessaire d’intégrer la présence du CO2, à la fois pour maintenir les conditions supercritiques mais également comme réactif. Cette transposition sera réalisée à l’échelle laboratoire et à l’échelle pilote sur la plateforme R&D FluSCritEx.

L’ objectif ultime de ce projet est de proposer des matériaux polymères à fonctionnalités et propriétés modulables, pour modifier leurs caractéristiques physico-chimiques telles que leur polarité, cristallinité, réactivité sans limiter leur recyclabilité puisqu’ils pourront soit être utilisés purs, soit en mélange avec leurs matrices d’origines.

 

L’idée est de proposer à la filière de l’industrie des matières plastiques des polymères aux performances adaptées aux marchés visés en intégrant une approche durable au niveau du procédé et du matériau tout en restant compétitif dans un contexte de concurrence économique internationale.