Projet ANR-13-BS08-0006 – SUPRA PE : Polymères supramoléculaires et suprablocs à base de polyéthylène linéaire
Programme : Blanc - SIMI 8 - Chimie du solide, colloïdes, physicochimie (Blanc SIMI 8) 2013
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Monsieur Franck D’AGOSTO (Chimie, Catalyse, Polymères et Procédés)
Partenaires : Chimie, Catalyse, Polymères et Procédés; Laboratoire Matière Molle et Chimie
Montant : 308880.0 euros
Durée : 42 mois
Résumé : Le but de ce projet de recherche est dans un premier temps l’élaboration de nouveaux matériaux à base de polyoléfines (matériaux à base de polymères non-polaires obtenus par (co)polymérisation de l’éthylène et d’alpha-oléfines) comportant des groupements terminaux capables de générer des liaisons hydrogène. Dans un second temps, ce projet se propose d’évaluer la capacité de ces groupements terminaux à reconnaître des sites complémentaires présents dans divers types de polymères (dont les polyoléfines elles-mêmes) ou de matériaux. 
Les polyoléfines sont des matériaux de commodités qui représentent plus de la moitié de la production mondiale des thermoplastiques. Les propriétés uniques de ces matériaux et leur faible coût de production en font des matériaux industriellement très attractifs. Depuis plus de cinquante ans, la modification des polyoléfines constitue un challenge académique et industriel important. L’introduction de groupements fonctionnels dans les polyoléfines pourrait faciliter leur utilisation en mélanges avec d’autres polymères ou l’élaboration d’architectures macromoléculaires à base de polyoléfines. Industriellement, les polyoléfines sont produites par polymérisation radicalaire conduite à hautes température et pression ou par polymérisation catalytique par chimie de coordination-insertion. Ces procédés qui conduisent à des polymères de commodités, ne permettent pas l’introduction aisée et sélective de groupements réactifs dans la chaîne ou aux extrémités. Ainsi, le design d’architectures macromoléculaires à base de polyoléfines par polymérisation directe ou par modification post-polymérisation est délicat. Un des derniers défis dans le domaine consiste donc à produire des polyoléfines architecturées par le biais de systèmes de polymérisation des oléfines comme la Polymérisation par Transfert de Chaînes par Coordination(CCTP) qui demeurent de vrais systèmes de polymérisation catalytique.
Pour accéder à de nouvelles architectures présentant par exemples d’excellentes propriétés mécaniques et de mise en œuvre, le design de polymères contenant à la fois des liaisons covalentes et des liaisons non covalentes apparaît comme une stratégie judicieuse. C’est particulièrement vrai dans le cas des polyoléfines qui doivent êtres souvent mises en œuvre à hautes températures. Inspirée des systèmes de reconnaissance moléculaires biologiques basés par exemple sur l’établissement sélectif de liaisons hydrogène, la chimie supramoléculaire est devenue un outil puissant de création de matériaux aux propriétés nouvelles. L’introduction de tels sites de reconnaissance dans des polymères confèrent au matériau résultant de leur auto-assemblage des propriétés potentiellement ajustables comme l’auto-cicatrisation. La nature non-covalente des interactions formées peut les rendre réversibles et conduire à des matériaux stimulables qui sont de fait plus facile à mettre à œuvre que leurs « homologues » possédant de fortes viscosités.
Le développement de stratégies d’introduction de groupements capables de se reconnaître par liaisons hydrogène et complémentaires à l’extrémité de polyoléfines et l’utilisation des chaînes résultantes pour l’élaboration d’assemblage macromoléculaires n’a pas encore été exploré. SupraPE se propose de développer ces stratégies. Cette recherche constituerait une nouvelle façon d’entrevoir l’élaboration d’architectures macromoléculaires à base de polyoléfines et tirer avantage des propriétés uniques de polymères de commodités dans des matériaux à forte valeur ajoutée.
L’ambition de ce projet est donc de fournir à la communauté scientifique de nouveaux outils de construction macromoléculaire obtenue à l’aide de briques élémentaires à base de polyoléfines. Pour relever ce défi, nous proposons de mettre à profit les expertises reconnues de deux équipes de recherche le LC2P2 et le LMMC dans le domaine de la fonctionnalisation terminale de chaîne de polyoléfine et la synthèse d’assemblage supramoléculaire, respectivement.