Revêtements respectueux de l'environnement
Nouvelle classe de catalyseurs hydrosolubles pouvant être utilisés pour polymériser l'éthylène directement dans l'eau
Des chimistes de Constance mettent au point une nouvelle catégorie de catalyseurs qui permettent de fabriquer des dispersions de polyéthylène directement dans l'eau. Cela ouvre des perspectives pour la production écologique et sans solvant de revêtements plastiques.
Les nouveaux catalyseurs polymérisent l'éthylène directement dans l'eau pour former de petites particules de PE à haut poids moléculaire et à haute linéarité (PEHD).
Fei Lin
Le polyéthylène (PE) est l'un des types de plastique les plus importants de nos jours. Il est utilisé dans un large éventail d'objets quotidiens - des bouteilles en plastique aux tuyaux, en passant par les revêtements de ski et les jouets. Sous forme de dispersions de PE, il constitue également la base de différents revêtements et adhésifs.
Le professeur Stefan Mecking et le Dr Fei Lin, du département de chimie de l'université de Constance, ont fait un grand pas vers la production écologique et sans solvant de revêtements en PE. Dans leur récent article paru dans l'édition internationale de la revue "Angewandte Chemie", les chimistes décrivent une nouvelle classe de catalyseurs hydrosolubles qui permettent de fabriquer des dispersions de PE directement dans l'eau. Cela permet d'éliminer les étapes intermédiaires à forte intensité énergétique dans la production de revêtements sans solvant et sans émissions.
Les solvants organiques, la norme industrielle actuelle
En raison de leurs caractéristiques techniques et de leurs coûts de production comparativement faibles, les plastiques sont devenus un matériau industriel essentiel. Ils sont constitués de grandes molécules à longue chaîne qui, selon le type, peuvent également être des polymères ramifiés et sont composés de nombreuses unités répétées formées à partir de blocs de construction de base. Dans le cas du polyéthylène, l'élément de base est l'éthylène, un composé hydrocarboné gazeux.
Des catalyseurs chimiques appropriés sont utilisés pour favoriser et accélérer le processus de polymérisation, au cours duquel les différents éléments constitutifs se lient pour former de grandes molécules de polymère. Dans la production de dispersions de PE pour les revêtements, la polymérisation s'effectue généralement dans des solvants organiques qui sont progressivement remplacés par de l'eau, ce qui nécessite des étapes supplémentaires à la fois complexes sur le plan technique et gourmandes en énergie.
Une nouvelle classe de catalyseurs
La recherche et le développement sont donc à la recherche d'options permettant de produire le PE directement lors de la polymérisation sous la forme d'une dispersion aqueuse. Cela pourrait alors servir de base à des revêtements sans solvant et sans émission, dans lesquels seule l'eau s'évapore pendant la formation du film. Cependant, il est difficile de polymériser le PE directement dans l'eau. "Cela nécessite des catalyseurs qui sont actifs dans l'eau mais qui, en même temps, ne sont pas détruits par l'eau. La plupart des catalyseurs traditionnels se décomposent dès qu'ils entrent en contact avec l'eau", explique Stefan Mecking, professeur de science des matériaux chimiques à l'université de Constance.
Le Dr Fei Lin, chercheur postdoctoral dans l'équipe de recherche de Mecking et titulaire d'une bourse Humboldt, a découvert un nouveau type de catalyseur de ce type. Les études ont été réalisées dans le cadre du projet DEEPCAT de Stefan Mecking, soutenu par une subvention avancée du Conseil européen de la recherche (ERC) depuis 2019, pour le développement de plastiques pouvant être dégradés de manière écologique. "Nous avons développé des catalyseurs hydrosolubles pour la polymérisation de l'éthylène qui sont non seulement restés stables mais aussi très actifs, bien qu'ils aient été en contact direct avec l'eau pendant toute la réaction chimique", déclare Fei Lin.
Des éléments de base pour un processus de polymérisation plus respectueux de l'environnement
Dans des études à l'échelle du laboratoire, les chimistes ont pu démontrer que, dans l'eau, leurs nouveaux catalyseurs polymérisent l'éthylène pour former un grand nombre de petites particules de PE de poids moléculaire et de linéarité élevés - ce que l'on appelle le polyéthylène haute densité (PEHD). "Cet aspect est décisif pour les caractéristiques finales des revêtements produits à partir de dispersions de PE, et donc pour l'applicabilité de notre méthode", explique Stefan Mecking. Les résultats liés aux nouveaux catalyseurs ouvrent donc des perspectives intéressantes pour les processus de polymérisation respectueux de l'environnement en général et pour la production efficace de revêtements en PE sans solvant et sans émission en particulier.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
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