[en] This thesis consists in the development of self-foaming isocyanate-free polyurethane formulations, in particular poly(hydroxyurethane)-PHU, for which the blowing agent generation (CO2) originates from the decarboxylation of 5-membered cyclic carbonate (5CC) precursors. First, a system relying on a latent-thiol precursor (i.e. thiolactone) has been designed. The in-situ generated thiol allowed the PHU matrix expansion in a controlled and odorless way. In a second time, various waste biofillers were used as promotors of the foaming behavior owing to their water content. The 5CC hydrolysis was then responsible for providing the foaming power. This led us to also investigate the impact of water on the curing kinetic of a non-foaming thermosetting formulation. Finaly, the developed foam formulations were scaled-up in order to undergo extensive characterization in an industrial context. This allowed to bring insights on the thermal insulation and fire resistance properties of PHU foams. [fr] Cette thèse traite du développement de formulations polyuréthane sans isocyanate auto-moussantes, en particulier de poly(hydroxyuréthane)-PHU, dans lesquelles l’agent moussant (CO2) est généré par la décarboxylation du précurseur carbonate cyclique à 5 pièces (5CC). D’abord, un système basé sur un précurseur thiol-latent (i.e. thiolactone) a été mis au point. La génération de thiol in-situ a permis l’expansion de la matrice PHU de façon contrôlée et sans odeur. Ensuite, divers biocharges ont été utilisées pour promouvoir le moussage grâce à l’eau qu’elle contiennent via l’hydrolyse des 5CC. Cela nous a mené à étudier l’impact de l’eau sur la cinétique de réticulation d’une formulation thermodurcissable non-moussante. Enfin, les formulations de mousses développées ont subi une montée en échelle afin d’être caractérisées dans un contexte industriel. Ceci a permis d’apporter des informations sur les aptitudes d’isolation thermique et de résistance au feu de ces mousses PHU.
Disciplines :
Chemistry
Author, co-author :
Monie, Florent ; Université de Liège - ULiège > Complex and Entangled Systems from Atoms to Materials (CESAM)
Language :
English
Title :
Strategies for the elaboration of sustainable self-blown polyurethane foams based on the decarboxylation of cyclic-carbonates
Alternative titles :
[fr] Stratégies pour l’élaboration de mousses polyuréthane auto-moussantes soutenables basées sur la décarboxylation de carbonates cycliques
Defense date :
17 October 2024
Institution :
University of Bordeaux [Science], Bordeaux, France ULiège - University of Liège [Science], Liège, Belgium
Degree :
Doctorat en sciences chimiques
Cotutelle degree :
Doctorat en sciences chimiques, spécialité polymères
Promotor :
Detrembleur, Christophe ; Université de Liège - ULiège > Département de chimie (sciences) > Centre d'études et de recherches sur les macromolécules (CERM)
Cramail, Henri; Université de Bordeaux [FR] > Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques (LCPO)
President :
Tournilhac, François; CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique [FR] > Ecole Supérieure de Physique et Chimie Industrielles (ESPCI) > Laboratoire Chimie Moléculaire, Macromoléculaire et Matériaux
Secretary :
Grignard, Bruno ; Université de Liège - ULiège > Département de chimie (sciences) > Centre d'études et de recherches sur les macromolécules (CERM)
Jury member :
Odelius, Karin; KTH - Royal Institute of Technology [SE] > Department of Fiber and Polymer Technology
Verdejo, Raquel; Spanish National Research Council [ES] > Institute of Polymer Science and Technology (ICTP-CSIC)
Sardon, Haritz; University of the Basque Country UPV/EHU > POLYMAT
Vidil, Thomas; CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique [FR] > Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques (LCPO)
European Projects :
H2020 - 955700 - NIPU - SYNTHESIS, CHARACTERIZATION, STRUCTURE AND PROPERTIES OF NOVEL NONISOCYANATE POLYURETHANES
Funders :
European Union. Marie Skłodowska-Curie Actions EU - European Union
Funding text :
This project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program under the Marie Skłodowska-Curie grant agreement No 955700.
