Synthèse de polyesters et polycarbonates : polymérisation en milieu homogène en vue d'une utilisation en milieu hétérogène permettant le recyclage de l'initiateur de polymérisation

Over the last sixty years, polyolefin-based plastics (for instance polystyrene, polyethylene, polypropylene) have considerably been developed, to become, with nearly 50 millions of tons produced in Europe in 2009 (250 millions of tons in the world), the most used materials today. Polyolefins are made from non renewable fossil resources (petrochemical origin), more and more rare and expensive. Moreover, these materials pose an environmental problem, mostly concerning their elimination after their use (waste storage, pollution…). As a consequence, biodegradable and biocompatible polymers may be a viable alternative to petrochemical-based plastics and are already used in domains such as packaging, biomedical tools or nanotechnologies. The advantages of these polymers are to limit the use of fossil energies, as they may derive from renewable resources (wheat, soybean, corn…). The life cycle of these products involves a restitution of the withdrawn resources via their biodegradation and the analyses of this life cycle show a lower impact on the different environmental factors (global warming, rain acidification, ground nitrification, ozone emission, etc…) and a lower use of energy end CO2 emission than those of the usually used materials. The low use of these materials, although in high increase, is partially due to their cost, which is five to ten times higher to the one of traditional plastics, and to their weaker thermal and mechanical resistances. Today, the problematic is to create unexpensive materials possessing improved physical properties. Aliphatic polyesters and polycarbonates (poly(lactic acid) (PLA), poly(s-caprolactone) (PCL), poly(trimethylene carbonate) (PTMC)) have received increasing attention over the last years. They can be obtained via different ways, but the method of choice to allow a controlled polymerization (controlled chain length and tacticity of the polymer) is the ring-opening polymerization (ROP). This PhD work has focused on the synthesis of well-defined group 13 complexes for their application as initiators for the controlled ROP of cyclic esters and carbonates.Depuis une soixantaine d’années, les matières plastiques de types polyoléfines (par exemple le polystyrène, le polyéthylène, le polypropylène) ont connu un essor considérable, au point de devenir, avec près de 50 millions de tonnes produites en 2009 en Europe seulement (250 millions de tonnes dans le monde), les matériaux les plus utilisés actuellement. Les polyoléfines sont issues de ressources fossiles non renouvelables (d’origine pétrochimique), de plus en plus rares et chères. De plus, ces matériaux posent un problème environnemental, principalement en ce qui concerne leur élimination après utilisation (stockage dans des décharges, pollutions…). En conséquence, les polymères biodégradables et biocompatibles peuvent constituer une alternative viable aux plastiques d’origine pétrochimiques et sont déjà utilisés dans des domaines comme l’emballage, les outils biomédicaux ou les nanotechnologies. L’avantage de ces polymères est de limiter le recours aux énergies fossiles, puisqu’ils peuvent être issus de ressources renouvelables (blé, soja, maïs…). Le cycle de vie de ces produits implique une restitution des ressources prélevées via leur biodégradation et les analyses de ce cycle de vie tendent à montrer un impact moindre sur différents facteurs environnementaux (réchauffement climatique, acidification des pluies, nitrification des sols, émission d’ozone, etc.…) ainsi qu’une utilisation d’énergie et un rejet de CO2 inférieurs à ceux des matériaux habituellement utilisés. La faible part de marché de ces matériaux, quoiqu’en forte augmentation, est en partie dûe à leur coût, qui reste de cinq à dix fois supérieur à celui des plastiques traditionnels, ainsi qu’à leurs plus faibles propriétés de résistances thermique et mécanique. La problématique actuelle est donc de créer des matériaux bon marché aux propriétés physiques améliorées. Les polyesters et polycarbonates aliphatiques ont reçu une attention croissante ces dernières années. Les polyesters/polycarbonates biodégradables mentionnés précédemment peuvent être obtenus via différentes voies, mais la méthode de choix pour effectuer une polymérisation contrôlée (contrôle de la longueur de chaîne et de la tacticité du polymère) est la polymérisation par ouverture de cycle (ROP). Ce travail de thèse s’est donc focalisé sur la synthèse de complexes bien définis du groupe 13 pour leur application en tant qu' amorceurs de la ROP contrôlée d’esters et de carbonates cycliques