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Synthesis of bio-based non-isocyanate polyurethanes and their modification towards industrial application

Description du projet

Synthèse de polyuréthanes durables biosourcés sans isocyanates

Les polyuréthanes sans isocyanates (NIPU) sont des alternatives écologiques et non toxiques aux polyuréthanes utilisés dans les dispositifs médicaux, les revêtements, les isolants et les adhésifs. Leur utilisation à l'échelle industrielle pose toutefois des défis liés à leur faible poids moléculaire, leur faible réactivité et leur haute hydrophilie, qui nuisent à leurs performances thermomécaniques. Soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet SPRUT entend synthétiser des NIPU durables à partir de matériaux biosourcés et les adapter à des applications industrielles. Pour commencer, il va développer un catalyseur hétéroscorpionate à base d’aluminium pour la conversion de bisépoxydes biosourcés en bicarbonates cycliques à 5 membres par fixation du CO2. Il fera appel à diverses méthodes pour augmenter le poids moléculaire des biocomposés bicarbonatés obtenus, qui serviront de matière première pour les NIPU. Il apportera ensuite des modifications chimiques afin de réduire leur hydrophilie.

Objectif

This project is devoted to synthesis of non-isocyanate polyurethanes (NIPU) from bio-based sources and their post-modification towards industrial application. The use of bio-based monomers for NIPU synthesis allows to overcome the dependence on fossil resources and to reduce the CO2 emissions. However there are several possible drawbacks for industry such as high prices for bio-based monomers and demand for arable land to ensure large scale production.
NIPU were introduced in 1990s as the alternative to conventional polyurethanes because they allow to avoid usage of toxic isocyanates. However, they were not industrialised due to their insufficient molecular weights limited by reaction ability of monomers and increased hydrophilicity that facilitates hydrolysis during processing.
The SPRUT project will simultaneously deal with several NIPU related issues.
At first, the effective catalyst based on Al heteroscorpionate complexes for converting bio-based bisepoxides to 5-membered cyclic bicarbonates via CO2 addition will be developed. The obtained bicarbonate bio-compounds will be used as feedstock for production of NIPU applying various approaches to increase their MW above 20000 Da: synthesis in bulk, copolymerization of two different bicarbonates and the use of ionic liquids.
In the 2nd stage of the project, the unique method for post-synthetic modification of NIPU that was never used for these polymers will be introduced to increase their mechanical properties and processability. The basic click reaction of bio-based aldehydes (heptaldehyde and benzaldehyde) with adjacent hydroxyl groups in the NIPU backbone enables the reduction of intermolecular hydrogen bonding leading to better processability. The resulting aldehyde modified NIPUs containing non-polar side chains are supposed to be much more hydrophobic and possess increased physico-mechanical properties compared to previously developed NIPU and even some conventional PUs.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2021-PF-01

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Coordinateur

LUXEMBOURG INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
Contribution nette de l'UE
€ 191 760,00
Coût total
Aucune donnée