Polymérisation du norbornène pour la formation de revêtements nanométriques

Commarieu, Basile (2015). « Polymérisation du norbornène pour la formation de revêtements nanométriques » Thèse. Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Doctorat en chimie.

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Résumé

L'origine de la polymérisation vinylique du norbornène (NBE) est concomitante à la genèse de la catalyse de la polymérisation des oléfines par les catalyseurs Ziegler-Natta. Bien que possédant des propriétés physico-chimiques exceptionnelles, ce polymère ne s'est pas imposé au niveau industriel à la différence d'autres polyoléfines tel que le polyéthylène qui est aujourd'hui le polymère le plus produit au monde. Cette différence est principalement due à la difficulté de mise en forme et d'utilisation de ce polymère. L'ajout de fonctionnalités dans le polynorbornène (polyNBE) permet de surmonter ces problèmes. Mais, les catalyseurs de polymérisation qui sont très actifs pour la polymérisation du NBE, sont fortement désactivés lorsque l'on polymérise des NBEs fonctionnalisés. Dans ce travail de thèse, nous avons élucidé les causes de cette désactivation, ce qui nous a permis de mettre au point un catalyseur très actif pour la polymérisation de NBEs fonctionnalisés. Une famille de nouveaux polyNBEs a ainsi été découverte. La clé pour pouvoir polymériser de façon efficace les NBEs fonctionnalisés réside dans la compréhension du mécanisme d'insertion de ces monomères et plus particulièrement dans le mécanisme de désactivation engendré par la présence de fonctionnalités. Dans cet objectif, nous avons dans un premier temps cherché à décrypter les réactions conduisant à la diminution de l'activité des catalyseurs. Cette première partie a notamment permis la découverte du mécanisme de rectification et d'insertion « rectification-insertion mechanism ». Grâce à des analyses de résonance magnétique nucléaire (RMN) 10 et 20, de diffraction des rayons X (DRX) et de chromatographie d'exclusion stérique (SEC), nous avons découvert que le catalyseur ne joue pas seulement un rôle dans l'insertion des monomères mais qu'il permet également d'isomériser ces monomères sous leur forme la plus active. Cette étape de rectification faite, peut ensuite se dérouler l'insertion des unités isomérisées, d'où le nom donné de mécanisme de rectification et d'insertion. La compréhension de ce mécanisme a permis de contourner le phénomène de désactivation et d'atteindre ainsi des activités de polymérisation jamais atteintes jusque-là. Toute une gamme de nouveaux polyNBEs fonctionnalisés a également été rapportée. Dans un deuxième temps, nous avons utilisé les polyNBEs fonctionnalisés pour préparer un éventail de matériaux fonctionnels ayant des propriétés thermiques exceptionnelles. Nous avons par exemple développé des thermodurcissables à base de polyNBE pouvant être utilisés jusqu'à 350°C. Ces thermodurcissables ont également été obtenus sous forme de fibres par électrofilage. De plus, nous avons découvert que ces matériaux sont d'excellents candidats pour stabiliser les nanotubes de carbone (CNTs) en solution (aqueuse ou organique) sans l'utilisation de tensioactifs. Ainsi, nous avons réussi à produire par électrofilage des fibres composites formées d'une matrice à base de polyNBEs fonctionnalisés et d'un renfort constitué de CNTs dispersés uniformément dans les fibres. Du fait de leurs très hautes propriétés et de leur faible coût anticipé, ces nouveaux matériaux peuvent d'une part rivaliser avec des produits commerciaux et d'autre part apporter de nouvelles solutions pour des applications de pointe. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Polynorbornène, catalyse, polymérisation vinylique, polymérisation par addition, monomère polaire, mécanisme de rectification et d'insertion, matériaux fonctionnels, thermodurcissable, fibre, nanotube de carbone, cristaux photoniques

Type: Thèse ou essai doctoral accepté ()
Informations complémentaires: La thèse a été numérisée telle que transmise par l'auteur.
Directeur de thèse: Claverie, Jérôme
Mots-clés ou Sujets: Polynorbornène / Norbornène / Polymérisation / Catalyse / Catalyseurs / Matériaux fonctionnels / Thermodurcissables
Unité d'appartenance: Faculté des sciences > Département de chimie
Déposé par: Service des bibliothèques
Date de dépôt: 30 janv. 2017 16:50
Dernière modification: 30 janv. 2017 16:50
Adresse URL : http://www.archipel.uqam.ca/id/eprint/9289

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