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RÉSUMÉ
Les résines époxy sont des polymères thermodurcissables utilisés dans des applications variées comme les peintures et les revêtements, les adhésifs, les produits pour la marine et les structures off-shore, les composants électroniques et les matériaux composites. La technologie actuellement employée pour la synthèse des résines époxy met en jeu des produits dangereux pour l'homme et l'environnement tels que le bisphénol A. De nombreux travaux ont été menés par les industriels et les laboratoires de recherche afin de remplacer ces produits dangereux par des composés moins nocifs pour les utilisateurs et l'environnement. De nombreuses études ont également été menées sur l'utilisation de produits d'origine renouvelable afin de synthétiser des résines époxy partiellement ou totalement biosourcées.
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Epoxy resins are thermosetting polymers used in various applications such as paints and coatings, adhesives, naval products and offshore structures, electronic components and composite materials. The technology currently employed in the synthesis of epoxy resins involves products that are dangerous to mankind and the environment; bisphenol A for instance. Numerous studies have been conducted by industrialists and research laboratories with the aim of replacing these dangerous products with compounds that are less harmful for the users and the environment. Numerous studies have also been conducted on the use of products from renewable sources in order to synthesize partially or fully bio-based epoxy resins.
Auteur(s)
-
Sylvain CAILLOL : Dr université Bordeaux, ingénieur ENSCM - Chef de projets CNRS, délégué général Chaire ChemSuD
INTRODUCTION
Résumé : Les résines époxy sont des polymères thermodurcissables utilisés dans des applications variées comme les peintures et les revêtements, les adhésifs, les produits pour la marine et les structures off-shore, les composants électroniques et les matériaux composites. La technologie actuellement employée pour la synthèse des résines époxy met en jeu des produits dangereux pour l'homme et l'environnement tels que le bisphénol A. De nombreux travaux ont été menés par les industriels et les laboratoires de recherche afin de remplacer ces produits dangereux par des composés moins nocifs pour les utilisateurs et l'environnement. De nombreuses études ont également été menées sur l'utilisation de produits d'origine renouvelable afin de synthétiser des résines époxy partiellement ou totalement biosourcées.
Abstract : Epoxy resins are thermoset polymers used in various applications such as paints, coatings, binders, marine and off-shore products, electronic and composites. The technology currently used is based on hazardous chemicals such as bisphenol A. Several studies were carried out by industry and public research in order to replace hazardous compounds by less harmful ones. The use of renewable resources was also largely studied in order to elaborate partially or totally biobased epoxy resins.
Mots-clés : résines époxy ; DGEBA ; BPA ; époxydation ; développement durable ; matériaux biosourcés
Keywords : epoxy resins ; BADGE ; BPA ; epoxidation ; sustainable development; biobased materials
Domaine : Chimie des matériaux
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : chimie organique et macromoléculaire
Domaines d'application : peintures, revêtements, liants, composites
Principaux acteurs français :
Pôles de compétitivité : Industrie et Agroressources, Axelera
Centres de compétence : Laboratoire des matériaux macromoléculaires de l'INSA-Lyon ; Équipe Ingénierie et Architecture Macromoléculaire de l'Institut Charles Gerhardt de Montpellier ; Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques de Bordeaux
Industriels : pas de fabricants d'époxy en France
Autres acteurs dans le monde : Momentive, Dow, Huntsman, Cytec, LeunaHarze, Spolchemie…
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Résines époxy biosourcées1. Résines époxy : éléments de contexte
1.1 Résine époxy dans l'industrie
À l'heure actuelle, les industriels de la chimie doivent réagir à plusieurs contraintes pour la pérennité de leurs activités. Ainsi, ils doivent assurer la disponibilité de leurs matières premières à des prix utilisables pour leurs applications, anticipant l'épuisement des matières premières issues de ressources fossiles qui s'accompagne d'une forte volatilité des prix. Un des enjeux pour l'industrie est donc de trouver de nouvelles matières premières renouvelables, non pétrolières, utilisables dans l'industrie chimique. De plus, une des contraintes de l'industrie est liée à l'ensemble des pressions exercées par la société civile et la sphère réglementaire. En effet, les clients de l'industrie chimique sont à la recherche de produits plus respectueux de l'environnement, d'origine renouvelable afin de répondre aux attentes des clients finaux et de se conformer à une réglementation accrue dans le domaine (l'industrie chimique, à travers l'Union des industries chimiques (UIC), s'est fixé des objectifs ambitieux de substitution : d'ici 2017, 15 % des matières premières utilisées par la chimie seront d'origine renouvelable, contre 5 % à l'heure actuelle). Ainsi, orienter une chimie sur l'utilisation des ressources renouvelables c'est lui donner deux grandes missions : remplacer des ressources fossiles par des ressources renouvelables afin de limiter la contrainte qui pèse sur le pétrole et remplacer des substances toxiques, préoccupantes pour l'homme. Cet objectif est particulièrement pertinent pour les polymères issus du pétrole qui représentent une production annuelle de près de 300 millions de tonnes dans le monde en 2010.
Or il existe trois voies d'accès aux polymères biosourcés :
-
l'utilisation de polymères naturels tels que l'amidon, la cellulose, le chitosan… Ces polymères peuvent être utilisés seuls ou en mélange, directement ou après modification chimique ou physique ;
-
la production directe de polymères à partir de micro-organismes ou de végétaux génétiquement modifiés (polyhydroxyalkanoates par exemple) ;
-
la synthèse d'intermédiaires biosourcés qui sont utilisés directement pour la synthèse de polymères ou de précurseurs de polymères. Ces intermédiaires peuvent être produits chimiquement, enzymatiquement ou par voie bactérienne...
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Résines époxy : éléments de contexte
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SCHLACK (P.) - Manufacture of amines of high molecular weight, which are rich in nitrogen. - US Patent 2136928 (1938).
-
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(3) - GREENLEE (S. O.) - Synthetic drying compositions. - US Patent 2456408 (1948).
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(4) - Epoxy Resins. Ullmann's encyclopedia of industrial chemistry - , Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.
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(5) - PETRIE (E. M.) - Epoxy Adhesives Formulations. - The McGraw-Hill Companies Inc., p. 38 et 103-104 (2006).
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(6) - SHECHTER (L.), WYNSTRA (J.), KURKJY (R. P.) - Glycidyl Ether Reactions With Amines. - Industrial And Engineering Chemistry, 48(1), p.94-97 (1956).
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