Synthèse et caractérisation de prépolymères fonctionnels et de matériaux à partir d'isosorbide
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
[Isosorbide, derived from starch, is an interesting monomer because it owns two hydroxyl groups and it is available in industrial quantities. As these two groups are non equireactive with acid groups, the synthesis of unsaturated and saturated polyesters was only possible at high temperature in bulk and with a strong acid as catalyst. In contrary, a kinetic study showed that these two groups are equireactive when the reactive is an isocyanate and when the synthesis is made in solution with few amount of dibutyl tin dilaurate. Three kind of materials were elaborated : unsaturated polyesters, polyurethane (meth)acrylate and segmented polyurethanes. The unsaturated polyester prepolymers elaborated from maleic anhydrid and isosorbide are not soluble in styren. A miscibility study allowed the development of a micible formulation containing maleic anhydrid and an equimolar blend of isosorbide and neopentyl glycol. The final material, obtained by thermal crosslinking has the same behavior as standard polyesters. The polyurethane (meth)acrylates were obtained by the reaction of a diisocyanate excess on isosorbide and by the addition of an hydroxyethyl (meth)crylate. By adding reactive diluants of differente nature, a wide range of materials can be obtained by photocrosslinking. Finally, isosorbide can be used as chain extender in segmented polyurethanes. The morphologie is similar to these of standard polyurethanes but a better behavior at high temperature was observed. ]
Abstract FR:
Dans ce travail, nous souhaitons valoriser l'isosorbide dans le domaine des polymères. L'isosorbide, un dérivé de l'amidon, est un monomère intéressant à plusieurs titres : il possède deux fonctions hydroxyle et est disponible en quantité industrielle. Avant d'aborder l'élaboration de matériaux, nous avons étudié attentivement la réactivité de l'isosorbide et synthétisé des prépolymères. Les fonctions alcool de l'isosorbide n'étant pas équiréactives envers les fonctions acide, la synthèse de prépolymères polyesters saturés et insaturés n'est possible qu'à haute température, en masse, et en présence d'un catalyseur acide fort. Par contre, une étude cinétique a montré que ces deux fonctions sont équiréactives vis à vis d'un isocyanate, lorsque la synthèse est effectuée en solution et en présence de sels d'étain. Trois types de matériaux ont été élaborés : les polyesters insaturés, les polyuréthane (méth)acrylates et les polyuréthanes linéaires segmentés. Les prépolymères polyesters insaturés élaborés à partir d'anhydride maléïque et d'isosorbide ne sont pas solubles dans le styrène. Une étude de la miscibilité a permis la mise au point d'une formulation miscible contenant de 1' anhydride maleïque et un mélange équimolaire d' isosorbide et de néopentyl glycol. Le matériau final obtenu après réticulation thermique présente le même comportement que les polyesters classiques. Les polyuréthanes (méth)acrylates ont été élaborés en faisant réagir un excès de diisocyanate sur l'isosorbide puis en additionnant un (méth)acrylate d'hydroxyéthyl. En ajoutant des diluants réactifs de nature différente, une large gamme de matériaux peut être obtenue par photoréticulation. Enfin, l'isosorbide peut être utilisé comme allongeur de chaînes dans les polyuréthanes segmentés. La morphologie est proche de celle des polyuréthanes classiques, avec l'avantage d'une nette amélioration de la tenue en température.