Les résines alkydes sont les principaux liants des peintures et vernis modernes. Ces polymères sont obtenus par polycondensation de polyacides, polyols, acides gras et monoacides. L’engouement croissant pour le développement durable pousse à la transition de produits pétrosourcés vers des produits biosourcés, à coûts et performances similaires. Pour les alkydes qui utilisent déjà en partie des matières premières renouvelables (acides gras, polyols), le challenge consiste à substituer les composants pétrosourcés restants tels que les dérivés phtaliques et benzoïques. Après un état de l’art sur les alkydes, nous avons étudié les implications liées à la substitution de ces dérivés. Plusieurs résines alkydes biosourcées furent synthétisées et caractérisées par des mesures physico-chimiques (SEC, DSC, rhéomètre). Les peintures alkydes conventionnelles sèchent chimiquement par un mécanisme oxydatif qui requiert des sels de cobalt pour advenir en moins de 6 h. A cause de leur toxicité, ces sels sont sous pression par REACH. Nous avons proposé un mécanisme alternatif de réticulation non-oxydatif basé sur la réaction entre les groupes 2-oxo-1,3-dioxolane (ODO) et les amines primaires. La réaction modèle entre le carbonate de glycérol et l’éthylenediamine nous a permis de comprendre la viabilité de ce mécanisme de réticulation. La création de groupes ODO a d’abord été étudiée sur des huiles végétales afin de déterminer les conditions optimales et confirmer les possibles réactions d’oligomérisation. Des alkydes portant ces groupes ODO ont pu être synthétisées et caractérisées, puis converties en résines alkydes uréthanisées sans isocyanate par réaction avec des diamines. / Alkyd resins are the major binders used in surface coatings today. They are obtained by polycondensation of polybasic acids, polyols, fatty acids and monobasic acids. The raising sustainability awareness is pressuring for the transition from petrobased to biobased products with equivalent costs and performances. While conventional alkyd resins have high content in renewable raw materials such as fatty acids and polyols, replacement of petrobased raw materials such as phthalate and benzoic derivatives remained a challenge. After reviewing the current state-of-the-art regarding conventional alkyd resins, we focused on understanding the specific issues related to the synthesis of biobased alkyd resins. Several biobased alkyd resins were synthesized and characterized using techniques such as SEC, DSC and rheometer. Conventional alkyd paints chemically dry through an oxidative mechanism, which requires cobalt salts to occur in less than 6 h. These salts are under the scope of REACH because of their toxicity. As a possible alternative, we proposed a non-oxidative crosslinking mechanism based on the reaction of 2-oxo-1,3-dioxolane (ODO) groups and primary amines. This crosslinking mechanism was first studied with the model reaction between glycerol carbonate and ethylenediamine. The functionalization of ODO groups on vegetable oils was then studied as model molecule of alkyd resins, enabling the determination of optimal reaction conditions and that oligomerization occurs as a side reaction. Alkyd resins bearing ODO groups were then synthesized and characterized, then converted into non-isocyanate urethanized alkyd resins by reaction with diamines.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2013NICE4064 |
| Date | 30 September 2013 |
| Creators | Sonnati, Matthieu |
| Contributors | Nice, Guittard, Frédéric, Amigoni, Sonia |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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