Vegetable oils as a platform for the design of novel Hyperbranched Polyesters

Ces travaux de thèse traitent de la valorisation des huiles végétales comme plateforme pour la synthèse de polyesters d’architecture hyper-ramifiée. Pour ce faire, l’approche par polycondensation de monomères de type ABn (n ≥ 2) a été privilégiée. Des précurseurs plurifonctionnels portant des fonctions ester (A) et alcool (B) ont ainsi été préparés par modification chimique d’huiles végétales et/ou d’esters méthyliques d’acide gras. Plusieurs méthodologies de synthèse simple, sûres et efficaces ont été mises en place afin de garantir une réalité industrielle à ce projet. Deux plateformes de monomères de type ABn ont été obtenues par (1) hydrolyse acide d’huiles végétales époxydées et (2) en faisant appel à des réactions d’addition de thiol-ène et de métathèse. Le développement de procédés de polycondensation en masse, a alors permis l’accès à de nouveaux polyesters hyper-ramifiés. La densité de ramifications ainsi que les propriétés thermo-mécaniques de ces matériaux ont été modulées par le choix adapté de la structure chimique des précurseurs ‘gras’ utilisés. Enfin, un travail exploratoire a été conduit concernant la post-fonctionnalisation du coeur comme de la périphérie de ces polyesters hyper-ramifiés dans le but de moduler leurs propriétés et ainsi d’étendre la portée de leurs applications, des plastiques de commodité aux matériaux avancés.The aim of this thesis was to use vegetable oils as a platform for the design of more sustainable polyesters of hyperbranched architecture. For that purpose, the approach by polycondensation of ABn-type monomers (n ≥ 2) was favored. Plant oils and/or fatty acid methyl esters were chemically modified to synthesize multifunctional precursors featuring ester (A) and alcohol moieties (B). Simple, safe and efficient chemical transformations were considered to provide industrial perspectives to this work. Two main platforms of ABn-type monomers were developed by (1) acid hydrolysis of epoxidized vegetables oils and (2) thiol-ene/metathesis coupling reactions. The subsequent polycondensation of these oily-derived monomers, performed in bulk, gave access to novel renewable hyperbranched polyesters. The branching density as well as the thermo-mechanical properties of these materials were adjusted by designing and selecting the chemical structure of the fatty acid-based monomers. Finally, an exploratory work was carried out regarding the post-functionalization of both the core and the periphery of these hyperbranched polyesters with the aim at tuning their properties and thus opening the scope of their applications, from commodity plastics to advanced materials