From the design of second-generation epoxy monomers based on ionic liquids to the end-of-life of degradable multifunctional thermosets

De la conception de deuxième génération de monomères époxy à base de liquides ioniques à la fin de vie des thermodurcissables multifonctionnels dégradables De nombreuses recherches ont été menées sur les polymères époxy, reconnus comme une classe importante de matériaux thermodurcissables. Ces polymères présentent des qualités exceptionnelles telles que des méthodes de reticulations polyvalentes, une rétraction minimale, une isolation électrique, ainsi qu'une stabilité thermique et chimique. Grâce à leurs propriétés remarquables, les thermosets époxy ont été utilisés dans de nombreux secteurs industriels, notamment la construction, les équipements sportifs haut de gamme, l'aérospatiale et l'industrie automobile. Malgré leurs propriétés exceptionnelles et leurs nombreuses applications potentielles, les thermosets époxy ont tendance à être fragiles et non recyclables. Pour remédier à la fragilité, les chercheurs ont exploré différentes charges afin d'ajuster les propriétés mécaniques des réseaux thermosets. Les liquides ioniques (LI) se présentent comme une plateforme prometteuse parmi ces charges. Les LI sont des sels organiques avec des températures de fusion inférieures à 100 °C. En raison des diverses combinaisons possibles de cations et d'anions, une large gamme de propriétés peut être obtenue en incorporant des LI dans les matériaux époxy. En effet, les LI présentent des propriétés exceptionnelles qui les rendent extrêmement précieux en science des matériaux, notamment une stabilité thermique élevée, une faible volatilité, une large plage de température liquide, une capacité de compatibilisation et des propriétés physiques et chimiques ajustables. Afin d'obtenir des propriétés multifonctionnelles avancées dans les thermosets, nous avons intégré les caractéristiques remarquables de l'époxy et des LI dans une seule molécule, introduisant ainsi une nouvelle classe de résines époxy appelée "deuxième génération". De plus, pour remédier à la recyclabilité limitée des thermosets époxy, nous avons incorporé des groupes ester clivables permettant la solvolyse sélective des réseaux. Cette approche permet de récupérer des dérivés de LI et offre une solution plus durable en fin de vie pour les thermosets, constituant une alternative à l'enfouissement et à la pyrolyse. Dans cette étude, nous avons conçu une petite bibliothèque de monomères époxydés-LI qui peuvent être classés en deux familles. La première famille intègre des groupes imidazolium, des groupes ester clivables et plusieurs groupes oxirane. La deuxième famille comprend des monomères avec des groupes imidazolium et benzyl, ainsi que deux groupes époxy cycloaliphatiques. Cette approche a permis de construire des matériaux avec des propriétés mécaniques ajustées et des caractéristiques émergentes telles qu'une stabilité thermique accrue, une mémoire de forme, une hydrophobicité et une dégradabilité adaptées. Fondamentalement, notre objectif était de concevoir et de synthétiser systématiquement une bibliothèque de résines époxy de deuxième génération afin de construire des thermosets.