Améliorer la durabilité des plastiques en utilisant des déchets sulfurés
Des chercheurs de l'université de Bayreuth ont trouvé un moyen de rendre les Plastiques plus durables en utilisant les déchets de soufre issus du processus de raffinage du pétrole. Ils ont mis au point une méthode qui permet d'intégrer facilement dans les polyesters des liaisons soufrées dites dynamiques. Leurs résultats ont été publiés dans la revue Angewandte Chemie.
Les liaisons dynamiques sont des liaisons chimiques qui peuvent être rompues et reformées facilement, ce qui est essentiel pour les matériaux durables. Les matériaux peuvent ainsi être réparés ou remodelés sans être décomposés en leurs éléments de base. La rupture et la reformation de ces liaisons sont souvent contrôlées par un catalyseur, une substance qui facilite ou accélère une réaction chimique. Le soufre élémentaire, un sous-produit du raffinage du pétrole, contient de telles liaisons dynamiques. Toutefois, il s'est avéré difficile d'intégrer les liaisons dynamiques du soufre dans le polyester. Une équipe de recherche dirigée par le professeur Alex Plajer, professeur adjoint de chimie macromoléculaire à l'université de Bayreuth, a maintenant réussi à introduire des liaisons soufrées dynamiques dans les polyesters en utilisant une méthode nouvellement développée.
Outre le soufre élémentaire, cette méthode nécessite des époxydes, une classe de produits chimiques de départ très répandue. Les chercheurs ont découvert qu'il était possible d'utiliser divers types d'époxydes, y compris ceux couramment utilisés dans l'industrie ou même dérivés de sources naturelles. Cela permet d'adapter les propriétés des polymères obtenus - par exemple, s'ils sont durs ou mous, ou à quelle température ils se comportent comme du verre. De plus, la synthèse des polyesters ne nécessite qu'un simple catalyseur : l'oxyde de lithium. Ce composé est facile à produire, facile à utiliser en laboratoire et permet une catalyse dans des conditions relativement douces, ce qui économise de l'énergie et réduit les coûts.
"Il est intéressant de noter que nous avons découvert que l'implication du soufre - en particulier l'anneau S8 - accélère la réaction en introduisant la liaison dynamique. Certaines parties du polymère résultant semblent soutenir le processus catalytique. Il s'agit d'un mécanisme plutôt inhabituel", explique M. Plajer.
Les polyesters produits avec des liaisons dynamiques au soufre sont suffisamment stables pour subir des modifications ultérieures. Grâce à d'autres réactions chimiques, par exemple, le matériau peut être réticulé, ce qui permet de l'utiliser comme adhésif réutilisable pouvant être traité à la chaleur ou décomposé à l'acide.
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