Projet ANR-15-CE08-0039 – ASYMCOPO : Copolymères asymmetriques: ni bloc ni statistique
Programme : Matériaux et procédés (DS0303) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Monsieur Simon Harrisson (LABORATOIRE DES IMRCP)
Partenaires : IOMC Institut für Organische Chemie und Makro-molekulare Chemie; Laboratoire public
Montant : 145496.0 euros
Durée : 24 mois
Résumé : Le but du projet ASYMCOPO est de développer de nouveaux matériaux qui imitent les propriétés utiles des copolymères à gradient, mais qui n'ont pas besoin des procédés de synthèse complexes et laborieux.
Les copolymères à gradient, dont la composition varie continuellement en fonction de la longueur de chaine, forment une classe de matériaux avec de nombreuses possibilités d'application, notamment dans les mécanismes antichocs ou antibruit, ou pour la stabilisation interfaciale. Cependant, la préparation d'un copolymère avec un gradient prédéfini de composition exige un procédé semi-continu avec un contrôle minutieux de la vitesse d'addition du monomère et une rétroaction continue afin de réguler la composition du copolymère tout au long de la polymérisation.
Il a été récemment admis que l'idée même d'un copolymère à gradient est problématique: bien que la composition moyenne de toutes les chaînes d'un polymère peut évoluer en façon linéaire d'un bout de la chaîne à l'autre, chaque chaîne individuelle est composée d'unités discrètes de monomères, et à chaque point de la chaîne de la composition doit prendre l’une des deux valeurs possibles. Ainsi, des polymères qui, en moyenne, présentent une composition en gradient contiennent une large distribution de structure. De plus, il est impossible de reconstituer le gradient de composition de l'ensemble du polymère à partir d'une chaîne.
Il est donc naturel de se demander quelle est la caractéristique structurale qui définit un copolymère à gradient. Et peut-on mimer les propriétés d’un copolymère à gradient par des structures qui sont plus faciles à préparer, à l'aide de procédés de polymérisation discontinus?
Dans le projet ASYMCOPO nous visons à répondre à cette question en introduisant le concept de copolymères asymétriques: polymères qui sont intermédiaire en structure entre les copolymères à blocs et les copolymères aléatoires. Nous avons élaboré un cadre pour la classification de ce type de polymère, centrée sur le concept d'un « moment d'asymétrie », que nous allons utiliser pour guider notre recherche d’abord pour la synthèse, puis dans l’exploration des propriétés de cette nouvelle classe de matériaux. En particulier, nous chercherons à définir des structures impliquant 2, 3 ou 4 segments de copolymère aléatoires qui imitent les propriétés intéressants des copolymères à gradient, mais qui seront nettement plus faciles à synthétiser.
Ce projet nécessite la préparation d'une bibliothèque de copolymères de différentes structures, et donc l'implication d'un laboratoire ayant une expertise dans la synthèse de polymères à haut débit et dans leur caractérisation. L'Institut de Chimie Organique et Macromoléculaire, à Iéna, en Allemagne, est le premier groupe de recherche en Europe dans ce domaine. En parallèle, la synthèse de copolymères à gradient bien définis nécessite un contrôle minutieux des conditions de polymérisation. Dans ce cadre-là,  l'expertise du laboratoire des IMRCP de Toulouse, en France, pour la cinétique de polymérisation, la synthèse ainsi que la caractérisation des polymères, sera un atout majeur.
Ce projet de recherche en collaboration internationale franco-allemande est soumis au programme générique ANR dans le défi sociétal "Stimuler le renouveau industriel" et l’axe « Matériaux et Procédés ». La priorité thématique du projet est «multi-échelles des matériaux multifonctionnels.» La recherche proposée est fondamentale (Technology Readiness Level 1) et fondée sur la connaissance.