Reactive processing of functional ethylene copolymers with vitrimer properties

Traitement réactif de copolymères d'éthylène fonctionnels ayant des propriétés de vitrimères Les travaux présentés dans ce manuscrit de thèse ont permis d’étendre le concept des vitrimères à base de polyoléfines, en introduisant des liaisons covalentes échangeables dans un copolymère d'éthylène. Cette étude a été conduite afin d'évaluer la possibilité d'obtenir un matériau présentant une meilleure résistance aux solvants et à la chaleur, grâce à la formation d'un réseau, tout en étant capable d'être traité par les techniques industrielles les plus courantes pour les thermoplastiques. En effet, l'objectif fixé pour les liaisons échangeables est de permettre au réseau covalent de conserver la capacité d'écoulement à haute température une fois les liaisons inter-chaînes formées. La matrice polymère principalement utilisée dans ce travail est un copolymère statistique d'éthylène semi-cristallin dont le comonomère réactif est le méthacrylate de glycidyle (p(E-co-GMA)). La répartition des monomères réactifs le long des chaînes de polymère est étudiée de manière approfondie au moyen d'une analyse statistique basée sur le produit de deux distributions, la distribution binomiale et la distribution de la longueur de chaîne obtenue à partir de la GPC, ce qui permet également d'obtenir une estimation du nombre de chaînes non fonctionnalisées. Ces fonctions pendantes réagissent avec des groupes carboxyles pour obtenir des esters -hydroxyéthyliques, qui peuvent donner lieu à une réaction de transestérification. Ce sont les espèces initialement désignées pour obtenir des liaisons covalentes inter-chaînes qui peuvent s'interchanger à haute température. Une extrusion initiale du précurseur polymérique avec un réticulant et un catalyseur permet de mélanger les composants ensemble pour obtenir un mélange thermolatent, c'est-à-dire dans lequel aucune réaction de réticulation ne s'est encore produite. Les matériaux sont ensuite réticulés à plus haute température, grâce à la réaction d'addition époxy-acide. Afin d'évaluer l'effet de la réticulation sur la matrice, différentes quantités de réticulant et de catalyseur sont utilisées pour obtenir des matériaux aux propriétés structurales et thermomécaniques différentes. En outre, l'utilisation de la technique de diffusion des rayons X dérivée du rayonnement synchrotron a permis d'étudier la nanostructure, la séparation des phases et la compatibilité des différents composants du réseau, ce qui a conduit à une éventuelle modification de la composition afin d'améliorer ses propriétés d'écoulement à haute température. Ces dernières ont été évaluées au moyen d'une étude rhéologique approfondie, mettant en évidence la manière dont la densité de réticulation, le catalyseur utilisé et le type de réaction d'échange employé peuvent les affecter. En particulier, il a été observé que l'utilisation d'une deuxième chimie d'échange telle que les liaisons disulfures peuvent réduire de manière significative le temps de relaxation du réseau suite à l'application d'une contrainte externe. Enfin, un nouveau polymère a été préparé à partir du PE par l'incorporation de CO2 afin de réduire les réactions secondaires caractéristiques de ce cycle époxy. On obtient ainsi un polymère avec des comonomères carbonates cycliques à 5 termes. Comme point final de cette thèse, la réactivité du nouveau polymère fonctionnel a été étudiée en utilisant des amines primaires aliphatiques et aromatiques. De plus, des études sont toujours en cours pour évaluer la réversibilité de l'addition de CO2 et la reformation du cycle époxy.