Une nouvelle voie radicalaire pour des plastiques recyclables haute performance

Les plastiques thermodurcissables occupent une place essentielle dans les secteurs de haute technologie, (aéronautique, automobile, électronique) pour leurs propriétés haute performance, comme la résistance exceptionnelle à la chaleur et aux produits chimiques. Mais cette robustesse a un revers : une fois moulés et cuits, ils ne peuvent plus être refondus ni recyclés. Depuis une dizaine d’années, de nouveaux matériaux, les vitrimères, ont bouleversé ce paradigme. Ces matériaux conservent un réseau similaire aux thermodurcissables, mais leurs liens chimiques peuvent se réorganiser sous l’effet de la chaleur, leur conférant une malléabilité inédite, sans perte de performance.

Jusqu’à présent, la conception d’une grande majorité de vitrimères repose sur des mécanismes d’échange de fonctions chimiques usuelles. Une équipe de scientifiques du laboratoire Softmat propose une approche innovante en exploitant une réaction radicalaire, c’est-à-dire impliquant un atome ou une molécule possédant un électron seul non apparié, extrêmement réactif. Ces radicaux initient alors des échanges dynamiques de type associatif entre les chaînes polymères, un peu comme si les briques d’un mur pouvaient se détacher et se rattacher ailleurs tout en maintenant la solidité de l’ensemble. Alors que les radicaux sont classiquement générés de manière irréversible via la lumière ou l’utilisation d’amorceurs, ces scientifiques les ont générés pour la première fois sous l’effet de la chaleur et de manière totalement réversible à partir d’une molécule contenant deux atomes de souffre (liaisons disulfures).

En outre, ils ont montré qu’une très faible quantité de disulfure (2%) suffisait à rendre le matériau reconfigurable. Marc Guerre précise : « Il peut en effet être remodelé à 200°C en quelques minutes, sans perte de rigidité, ni modification de sa structure. Et même après trois cycles de remise en forme, les propriétés mécaniques et thermiques restent inchangées ! »

Cette stratégie ouvre la voie à une nouvelle génération de polymères combinant la stabilité thermique des thermodurcissables et la recyclabilité des thermoplastiques. Au-delà du recyclage, cette chimie radicalaire thermiquement activée pourrait également inspirer la conception de matériaux intelligents capables de s’auto-réparer, de se reconfigurer, ou de s’adapter à leur environnement. Une avancée qui enrichit le paysage des vitrimères et offre de nouvelles perspectives pour la transition vers une industrie des polymères circulaire et durable.

Rédacteur : CCdM