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Une méthode innovante pour améliorer la recyclabilité des thermodurcissables

Posté le par Arnaud Moign dans Matériaux, Biotech & chimie

Contrairement aux thermoplastiques, les polymères thermodurcissables ont la particularité de ne pas pouvoir être refondus, à cause de leur structure chimique particulière. Des chimistes du MIT ont développé une méthode permettant de rendre recyclables les thermodurcissables.

Les thermodurcissables et les polymères techniques représentent un quart de la production mondiale de plastique et la gestion de leur fin de vie est un problème.

Recycler les thermodurcissables est difficile

Les thermodurcissables de type époxy ou polyuréthane sont utilisés pour des applications techniques, lorsque résistance à la température et durabilité sont avant tout recherchées : pare-chocs de voiture, circuits électroniques, équipements aéronautiques, etc.

Ils sont conçus de la même manière que les thermoplastiques :

  • Des pellets de matière sont chauffés jusqu’à ramollissement.
  • Ils sont mis en forme, par moulage, ou d’autres procédés.
  • Un refroidissement leur permet de repasser à l’état solide.

Néanmoins, si ce processus a l’avantage d’être réversible pour les thermoplastiques, ce n’est pas le cas des thermodurcissables. Lorsqu’ils sont chauffés, ces matériaux brûlent avant de pouvoir être remodelés.

Modifier les liaisons chimiques pour rendre les thermodurcissables recyclables

En 2019, une équipe du MIT dirigée par Jeremiah A. Johnson présentait une méthode permettant de créer des polymères dégradables, par l’incorporation d’un groupe éther de silyle dans la structure chimique. Comme les liaisons de ce monomère ont la particularité de se briser dans des environnements particuliers, ceci leur a permis de créer des matériaux qui se dégradent en milieu acide, basique ou en présence d’ions fluorure.

La même stratégie a ainsi été employée pour créer une version dégradable du polydicyclopentadiene (pDCPD), un polymère thermodurcissable qui sert à fabriquer des éléments de carrosserie de camions. Dans le papier publié récemment dans le journal Nature, les chercheurs ont ainsi ajouté des monomères d’éther de silyle au précurseur liquide employé pour la synthèse de pDCPD.

Ils ont découvert qu’ajouter entre 7,5 et 10 % d’éther de silyle permet de réduire aisément le pDCPD en poudre, après exposition aux ions fluorures, tout en conservant les propriétés mécaniques.

Cette poudre a ensuite été dissoute dans la solution de précurseur, et de nouveaux matériaux thermodurcissables ont été synthétisés à partir de cette poudre recyclée. Le matériau obtenu a ainsi des propriétés mécaniques quasiment identiques à l’original.

Une méthode applicable à d’autres thermodurcissables

Par cette étude, les chercheurs ont démontré avec succès qu’utiliser des monomères dégradables était une méthode efficace. Ils pensent que cette approche serait utilisable pour d’autres réactions de polymérisation, ce qui permettrait de concevoir des versions dégradables de matériaux à base d’époxy, de silicone ou de caoutchouc vulcanisé.

Pour aller plus loin

Posté le par Arnaud Moign

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