Projet ANR-14-CE07-0018 – PLACELMAT : Dérivés cellulosiques auto-plastifiés : Nouveaux matériaux innovants issus de ressources, chimie et procédés écologiques et durables
Programme : Produits (conception, procédés et matériaux) (DS0303) 2014
Année de financement : 2014
Coordinateur du projet : Monsieur Caroll VERGELATI (RHODIA Opérations)
Partenaires : Laboratoire public; Laboratoire public; IDEEL Institut Des Energies décarbonées et Ecotechnologies de Lyon; Laboratoire public; Entreprise autre que TPE ou PME
Montant : 723305.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 54 mois
Résumé : La mise en œuvre en voie fondue des dérivés de la Cellulose n’est à présent réalisable qu’en présence de plastifiants externes, dont le défaut majeur est leur exsudation dans le temps de la matrice polymère. De par une migration non contrôlée dans l’écosystème, ce phénomène peut entraîner des problèmes environnementaux et dégrader les propriétés finales des matériaux associés, réduisant leur champ applicatif. Dans ce contexte, le projet PLACELMAT s’inscrit dans le design et le développement de polymères dérivés de la Cellulose intrinsèquement plastifiés. Ces nouveaux biopolymères seront adaptés à la mise en œuvre voie fondue et viseront des performances mécaniques et optiques pouvant rivaliser avec celles de polymères issus de ressources fossiles, pour atteindre de nouveaux domaines et marchés.
Les difficultés de mise en œuvre de la Cellulose sont liées à la rigidité inhérente des chaînes et aux fortes interactions intermoléculaires induites par la compacité de leurs associations. La plastification interne repose sur une stratégie innovante axée sur l’augmentation de la flexibilité du squelette cellulosique et de l’addition de volume libre, à travers la modification chimique contrôlée des résidus sucres. Une rupture de liaison sur l’unité de répétition, induite par une réaction d’oxydation spécifique, confèrera de nouveaux degrés de liberté à la chaîne polymère. Puis, le greffage contrôlé de groupements encombrés sur les fonctions chimiques libérées par l’oxydation augmentera le volume libre et la mobilité inter chaînes. La plastification interne est la résultante de ces deux actions.
Ce programme ambitieux public/privé s’appuiera sur des actions transversales de preuves de concept. Des techniques de modélisation à différentes échelles permettront d’établir les relations structure / propriété théoriques, à confronter aux résultats d’études expérimentales sur composés modèles réalisées au laboratoire. Cette comparaison permettra de mettre en exergue les paramètres les plus pertinents et de cibler les structures de plus haut intérêt. 
L’oxydation contrôlée de la Cellulose et le greffage consécutif de groupements encombrés seront articulés autour d’une chimie ‘douce’ et innovante et de procédés transposables à l’échelle industrielle. Ces actions bénéficieront de la mise au point récente de méthodes d'oxydation éco-compatibles de polysaccharides en utilisant des catalyseurs bio-inspirés et des oxydants verts. Le greffage sera basé sur des stratégies inspirées de celles utilisées pour les polyamides ou les polyesters. Une ‘boîte à outils’ de caractérisation, développée dans le cadre de la ‘preuve de concept’ sera utile pour l’analyse structurale et comportementale des nouveaux polymères. 
Enfin, l'aptitude à la mise en œuvre des polymères sera examinée : 1) à l'échelle du laboratoire avec des échantillons modèles issus de la tâche transverse de faisabilité, 2) à plus grande échelle avec les produits préparés à partir des voies de synthèse liées aux deux tâches opérationnelles. Comme les propriétés finales seront évaluées, cette tâche servira de révélateur pour la validation de la stratégie de recherche déployée.
PLACELMAT tirera avantage de l’expertise synergique des partenaires et de leurs récentes collaborations. A travers cette thématique de recherche amont «Plastification interne de biopolymères», PLACELMAT propose de conférer une fonctionnalité structurelle à un polymère tel que la Cellulose. Cette stratégie permettra de fournir des solutions à moyen terme à un problème environnemental et sera appliquée ou adaptée à une classe plus large de polysaccharides. Le partenaire industriel pourra ainsi a) proposer de nouveaux polymères à faible empreinte CO2 et à cycle de vie vertueux et b) améliorer, par greffage de groupements appropriés, son offre de polymères «verts» depuis les dérivés thermoplastiques à la famille des dérivés hydrosolubles ou hydrodispersables, drainant ainsi des domaines et marchés applicatifs très diversifiés.