Adhésifs thermostimulables à impact environnemental réduit

Les polymères thermosets sont largement employés dans les revêtements, les composites et les adhésifs du fait de leurs excellentes propriétés mécaniques et thermiques. Malheureusement, ils ne peuvent pas être recyclés et génèrent des déchets non réutilisables, ce qui doit être amélioré pour s'adapter aux nouvelles directives environnementales. Notamment, l’utilisation d’adhésifs démontables permettrait un meilleur recyclage de ses substrats, ce qui est particulièrement intéressant pour la fin de vie des véhicules, ou des pièces électroniques. Une grande partie des adhésifs sont formulés à partir de polyuréthanes (PUs). De manière classique, les PUs sont obtenus par polymérisation entre poly-isocyanates et polyols, et la plupart de temps, ils sont réticulés pour donner un collage irréversible. Le démontage du collage peut se faire par intégration de liaisons clivables sur réponse à un stimulus donné, la température étant préféré dans l'industrie. La réaction de Diels-Alder (DA) et la retroDiels-Alder (rDA) est un système thermoréversible bien connu et déjà utilisé dans de nombreux travaux. La réaction de DA produit un adduit qui peut se dissocier sous traitement thermique pour donner le diène et le diénophile de départ. Le couple furane/maleimide est choisi pour leur excellente réactivité. Toutefois, la rDA commence souvent à des températures inférieures à 100°C, ce qui est trop bas pour certaines applications. Par ailleurs, la rDA ne se produit pas lorsque l'adduit est sous forme solide (sauf dans des conditions critiques). Nous avons cherché à augmenter la température de rDA en utilisant un adduit de DA solide à haut point de fusion. Pour s'assurer de la miscibilité de l'adduit dans les formulations industrielles, l'adduit est intégré de manière covalente dans des structures PPG par polymérisation, ou bien en ajoutant un segment PPG sur le composé furanique. Ainsi, plusieurs oligomères diols intégrant le motif adduit solide sont synthétisés pour être polymérisés avec des isocyanates au centre de recherche de l'entreprise. De plus, une nouvelle voie d'accès simple et en une étape à des structures bismaleimides a été développée. Ces bismaleimides ont été fonctionnalisés et formulés dans des formulations industrielles donnant des adhésifs PU dont les propriétés thermiques sont étudiées. Par ailleurs, les isocyanates sont dangereux pour la santé humaine et l'environnement. La synthèse de polyhydroxyuréthanes (PHUs) par polymérisation de cyclocarbonates avec des amines, s'est imposé comme une alternative prometteuse. Dans une étude préliminaire, des PHUs linéaires intégrant des adduits de DA sont synthétisés, soit par polymérisation d'adduit dicyclocarbonate avec une diamine, soit par polyaddition de DA d'un hydroxyuréthane bisfuranique et d'un bismaleimide. Il a été démontré que la chaine polymère est coupée par la rDA lors de traitement thermique. Puis des adduits de DA sont intégrés dans des PHU réticulés à différentes positions dans le réseau. Il a été montré que cette position influence grandement les propriétés thermiques du polymère. Finalement, une classe de matériaux originaux, des polyuréthanes sans isocyanates réticulés thermo-démontables, a été développée et a donné des résultats prometteurs.