Il a été démontré auparavant qu'il est possible d'incorporer quelques monomères polaires tels que les acrylates à même la chaîne de polyéthylène à l'aide d'un système catalytique en utilisant des complexes neutres de palladium de type Pd[P^O]MeL ayant un ligand phosphine sulfonate bidentate et un groupement labile (pyridine, lutidine). Cependant, ce système n'a jamais été exploité afin de fabriquer des matériaux fonctionnels à base de polyoléfines pour des applications ciblées. Il est présenté ici une série de polyoléfines fonctionnelles ayant été fabriquées avec ce système catalytique. Le premier objectif de cette thèse est d'étudier la stéréochimie de l'étape d'insertion lors de la polymérisation des monomères de type allyle et acrylate. Pour cela, il a été préparé des cyclopolymères obtenus par copolymérisation de l'éthylène et de l'acrylate d'allyle. La structure du copolymère qui en résulte, analysée par FTIR et RMN 1D et 2D, contient deux types de lactones, la δ-valerolactone et la γ-butyrolactone. Ces cycles apportent la preuve de l'insertion préférentielle 2,1 de l'acrylate et 1,2 de l'allyle. Le second objectif de cette thèse vise la préparation de polyoléfines fonctionnelles sans faire intervenir une étape de greffage postpolymérisation. Ainsi, pour la première fois, une série de polymères portant des fonctions acides carboxylique ou anhydride a été élaborée par la copolymérisation directe de l'éthylène avec l'acide acrylique, l'anhydride carbique ou l'anhydride maléique. L'acide acrylique a été incorporé dans la chaîne dans une proportion variant entre 1,5 et 6 % molaire, l'anhydride carbique dans une proportion variant entre 7 et 11 % molaire, et l'anhydride maléique entre 2 et 9 % molaire. Le troisième objectif de cette thèse vise la préparation d'un polyéthylène réticulable de manière réversible et ayant une cristallinité modulable. Pour la première fois, l'éthylène a été copolymérisé avec un monomère acrylamide spécifique portant une fonction cétone. Une fois le polymère isolé, la fonction cétone a été réticulée à l'aide de l'hydrazine pour former une hydrazone. Ce procédé innovateur a pour avantage de pouvoir réticuler le polymère à basse température et sans affecter la cristallinité du polymère. De plus, il est réversible, les hydrazones pouvant être clivées par l'action de l'ozone. Une fois réticulé, le polymère peut être fondu et se trouver piégé dans un état amorphe et insoluble. Cette étude démontre que la cristallinité du polyéthylène peut être alternativement activée ou éliminée par l'action d'un stimulus chimique externe. Enfin, le dernier aspect de cette thèse illustre l'utilisation de polyéthylène fonctionnalisé pour la réalisation d'une membrane de pile à combustible. Dans cette étude, des films constitués de terpolymères d'éthylène, de norbornène et d'exo-norbornène-méthyle acide sulfonique ont été synthétisés et caractérisés. Pour cela, une méthode douce de sulfonation ne requérant aucun solvant toxique ou corrosif a été mise au point. Les terpolymères ayant des taux d'insertion entre 15 et 22 % molaire d'exo-norbornène-méthyle acide sulfonique ont pu être utilisés pour fabriquer des films de 70-100 µm d'épaisseur. Le film contenant 22 % molaire en acide sulfonique a une conductivité protonique longitudinale à 25 °C de 2,0 mS/cm. Avec une cellule transversale de mesure de conductivité, il a été possible de dresser une courbe d'Arrhénius et de calculer ainsi une énergie d'activation pour la conduction protonique de 0,14 eV. Cette valeur indique que la conduction des protons se produit dans une phase de canaux sulfoniques hydratés séparée de la phase polyoléfinique hydrophobe. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : polyoléfines, catalyse, matériaux fonctionnels, monomère polaire

Ce travail concerne l'étude de la polymérisation de l'éthylène allant de l'homopolymérisation purement radicalaire jusqu'à la copolymérisation utilisant un mécanisme hybride radicalaire/catalytique. Ce travail montre que le polyéthylène peut être synthétisé par voie radicalaire dans des conditions expérimentales beaucoup plus douces que celles utilisées industriellement (P>1000 bar et T>100°C). L'éthylène a été polymérisé à partir de 10°C et 5 bar de pression d'éthylène. Un important effet activateur du solvant a été mis en évidence. De plus la polymérisation en milieu dispersé aqueux de l'éthylène a aussi été étudiée. Des latex stables de PE avec des taux de solide de 40% ont pu être obtenus. Deux morphologies de nanoparticules, cylindre ou sphère, ont été observées. La copolymérisation radicalaire avec des monomères vinyliques polaires a été également étudiée en solution ou en émulsion. Des insertions d'éthylène jusqu'à 50% ont été obtenues. De plus l'influence du comonomère et du solvant organique utilisé sur la polymérisation radicalaire de l'éthylène a été quantifiée. Une nouvelle technique de polymérisation hybride radicalaire/catalytique a été développée pour pouvoir obtenir toute la gamme de compositions possibles de copolymères éthylène/monomère polaire à partir d'un complexe de nickel qui amorce la polymérisation radicalaire et catalyse également la polymérisation de l'éthylène. Ce complexe subit une rupture homolytique réversible de la liaison nickel carbone et permet la synthèse de copolymères multiblocs. Des insertions d'éthylène de 1% à 99% ont été obtenues en faisant varier la pression d'éthylène et la concentration en comonomères polaires / This work aims to study ethylene polymerization from the free radical polymerization process to the copolymerization by a hybrid radical/catalytic mechanism. PE is synthesized by free radical polymerization under milder experimental conditions than industrial ones (P>1000 bar and T>100°C). Indeed free radical polymerization of ethylene is efficient even down to pressure of 5 bar and temperature of 10°C. Several unexpected behaviors are observed such as a high solvent activation effect. Beside the slurry process in organic solvent, polymerization in aqueous dispersed media is also performed. Stable PE latexes are obtained with solid contents up to 40%. Two different PE particles morphologies are observed cylinder-like and sphere-like. Then free radical copolymerization is studied using a broad range of polar vinyl monomers in organic solvent and emulsion. Insertions up to 50% of ethylene are obtained under mild conditions. The ambivalent role of comonomer as monomer and activator of the polymerization is highlighted. In order to obtain a wide range of composition of polar/non-polar copolymers a new technique of polymerization has been developed. A nickel complex is used to initiate the free radical polymerization and to catalyse the coordination/insertion ethylene polymerization. This nickel complex is capable of a reversible homolytic cleavage of its nickel-carbon bond. Finally, this hybrid process is used to copolymerize efficiently ethylene with various polar vinyl monomers. Multiblock copolymers with ethylene content from 1% to 99% are obtained by simply varying the monomer feeds