Mise en oeuvre de mélanges vitrimères-thermoplastiques par extrusion réactive

Les polymères réticulés sont utilisés dans une large gamme d’applications hautes performances. Bien qu’ils présentent des performances exceptionnelles, leur recyclabilité est intrinsèquement limitée à des méthodes coûteuses et énergivores et souvent peu désirable en termes de durabilité. Récemment, une nouvelle classe de matériaux appelés réseaux covalents adaptables (CANs) a été introduite. Les CANs contiennent des liaisons dynamiques contrôlées par des réactions d'échange activées sous l’action des stimuli tels que la température. Les mécanismes d'échange impliqués peuvent être classés en deux catégories : réactions dissociatives et associatives. Dans les réseaux dissociatifs, les liaisons sont d'abord rompues avant d'être reformées, tandis que dans les réseaux associatifs, également appelés vitrimères, les liaisons sont remaniées via des réactions d'échange réversibles sans compromettre l'intégrité du réseau. Même en l'absence de dépolymérisation, le remaniement rapide des liaisons induit une relaxation des contraintes et permet au matériau de s'écouler et de se remodeler. Les vitrimères pourraient donc être des éléments clés pour l’avenir du recyclage des matériaux réticulés et une étape nécessaire dans la transition du secteur des matériaux de haute performance vers une économie plus durable et circulaire. Pour permettre la mise en œuvre de la production des vitrimères au niveau industriel, l’évolutivité du procédé doit être prise en compte dès la conception du matériau. Premièrement, cette recherche explore la synthèse de mélanges vitrimères-thermoplastiques par extrusion réactive, en utilisant des éléments de base disponibles commercialement à faible coût, afin de combler le fossé entre la capacité de traitement à haut débit et les performances lors de l'application. Les performances mécaniques de ces mélanges vitrimères-thermoplastiques sont régies par la morphologie résultant du traitement réactif, qui peut être contrôlée en sélectionnant soigneusement la formulation (c'est-à-dire la nature chimique et la composition) et les paramètres de traitement. Les propriétés thermomécaniques de ces nouveaux matériaux et la rhéologie à haut cisaillement sont présentées, démontrant une excellente (re)transformation. Deuxièmement, le système développé est mis à l’échelle et porté au niveau semi-industriel, en utilisant l’extrusion réactive dans une extrudeuse à double vis conventionnelle. L'imprimabilité 3D est étudiée, démontrant une possibilité d'applications futures. Enfin, un système hautement polyvalent et modifiable a été créé, où la réponse peut être ajustée en fonction des besoins de l'application en adaptant soigneusement la formulation.