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Brevets et licences

Vers des polymères plus performants grâce aux liquides ioniques

En utilisant des liquides ioniques comme additifs, des chercheurs du laboratoire Ingénierie des matériaux polymères1 ont amélioré les propriétés mécaniques, thermiques, hydrophobes et ignifuges des polymères époxyde. Parmi les applications visées : les matériaux composites pour l'aéronautique ou l’automobile et les revêtements anticorrosion.

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Les polymères époxyde sont largement utilisés pour fabriquer des pièces en matériaux composites, des adhésifs ou encore dans des revêtements et peintures. Pour améliorer leurs propriétés, les chercheurs du laboratoire Ingénierie des matériaux polymères1 ont utilisé des additifs innovants, les liquides ioniques2 et ont développé ainsi une gamme de polymères modifiés qui répondent aux besoins des industriels.

Les liquides ioniques se sont en effet révélés des additifs multifonctionnels, qui agissent comme amorceurs (pendant la phase de réticulation du polymère), dispersants et compatibilisants. En rapprochant leurs expertises sur les systèmes réactifs époxy et sur les liquides ioniques, les chercheurs du laboratoire ont ainsi créé une nouvelle voie de synthèse des polymères réticulés. En effet, la voie traditionnelle de synthèse d'un polymère polyépoxy fait réagir un monomère époxyde avec un comonomère durcisseur - souvent une diamine -, pour conduire à un polymère réticulé (réseau). En remplaçant l'amine par un liquide ionique, les chercheurs ont obtenu des polymères dont la tenue mécanique, la stabilité thermique ou encore les propriétés de surface, sont améliorées. Ces caractéristiques peuvent être ajustées en jouant sur la nature chimique du cation et de l'anion qui composent le liquide ionique. En utilisant un liquide ionique avec un cation phosphonium, des propriétés ignifuges (retardateur de flamme) ont également été démontrées.

Les résines thermodurcissables époxy ont toutefois un défaut : elles sont fragiles et leur faible résistance à la rupture limite leur domaine d'utilisation. Pour y remédier, une solution consiste à ajouter des thermoplastiques ou des élastomères. Là encore, les liquides ioniques peuvent améliorer les performances, en jouant un rôle d'agent interfacial dans le mélange de polymères final. Ces résultats font l'objet d'un projet de maturation soutenu par la Satt Pulsalys et ont été brevetés3. Un brevet4 également déposé concerne la préparation d'un polymère polyépoxy partiellement biosourcé, toujours à l'aide d'un liquide ionique. Un autre projet, également soutenu par la Satt, vise l'utilisation des liquides ioniques comme compatibilisants de mélanges de polymères pour la fabrication de films polymère destinés à l'agriculture et/ou l'emballage.

Aujourd'hui, les chercheurs s'intéressent aux propriétés hydrophobes de ces nouveaux polymères polyépoxy avec la perspective de développer des revêtements anticorrosion. Par ailleurs, ils étudient désormais la mise en œuvre de ces résines dans des matériaux composites renforcés de fibres de verre ou de carbone.

 

1 CNRS/Université Jean Monnet/Université Claude Bernard Lyon 1/INSA Lyon

2 Les liquides ioniques sont des sels dont la température de fusion est inférieure à 100°C (beaucoup sont liquides à température ambiante).

3 Brevet « Matériau composite époxyde / renfort polymère et son procédé de préparation », en copropriété INSA de Lyon/Université Claude Bernard Lyon 1/Université Jean Monnet Saint Etienne/CNRS/, déposé le 24/05/2016 et étendu le 30/11/2017 (WO2017202771A1)

4 Brevet « Matériau époxyde au moins partiellement biosourcé et son procédé de préparation », en copropriété INSA de Lyon/Université Claude Bernard Lyon 1/Université Jean Monnet Saint Etienne/CNRS/, déposé le 10/06/2016 et étendu le 14/12/17 (WO2017212177A1)

Contact :

Sébastien Livi / Laboratoire Ingénierie des matériaux polymères / sebastien.livi@insa-lyon.fr