Les résultats obtenus au cours de ce travail ont permis de mettre au point la synthèse de polyuréthanes à partir de dérivés du glycérol tels que le carbonate de glycérol et le dicarbonate de polyglycérol. Dans tous les cas, nous nous sommes attaché à développer des méthodes de synthèse respectueuses de l’environnement s’inscrivant dans un cadre plus général du développement durable. En effet, les méthodes développées respectent un certain nombre des concepts de la chimie verte tels que le recours à l’utilisation de matières premières renouvelables ou la mise en œuvre de méthodes plus sécuritaires prévenant les risques d’accident ou de pollution.
En effet, même si les méthodes que nous avons développées n’utilisent pas exclusivement des produits d’origine végétale et peu toxiques, nous nous sommes efforcé de limiter au maximum l’utilisation de produits pouvant poser des problèmes au niveau de l’environnement. Le carbonate de glycérol et le polyglycérol sont des produits peu
toxiques100 issus de la filière diester de Novance, le carbonate de diméthyle utilisé pour les
réactions de carbonatation est un produit décrit comme également peu toxique et respectueux
de l’environnement101. Les diamines et les diacides utilisés au cours de nos synthèses sont des
produits d’origine commerciale et probablement d’origine pétrochimique, mais leur synthèse
peut également être envisagée à partir d’huiles végétales. En effet, Novance produit déjà des
diacides qui peuvent également servir de matières premières pour la synthèse de diamines avec des méthodes classiques de la chimie organique.
D’un point de vue sécuritaire, le développement de produits en phase aqueuse ainsi que l’utilisation de la réaction de di ou polycarbonates cycliques et de diamines pour synthétiser des polyuréthanes constituent des avantages indéniables.
L’application au traitement du bois a montré qu’il était possible de développer des traitements en deux étapes impliquant une première imprégnation avec le di ou polycarbonate, suivi d’une deuxième imprégnation avec la diamine. Ces traitements peuvent
100
A. Behr, J.K. Irawada, (2008). Improved utilisation of renewable resources: New important derivatives of glycerol. Leschinski. J. Grenn Chem, 10, (1), 13-30
101 M. Selva, A. Perosa, (2008). Green chemistry metrics: A comparative evaluation of dimethyl carbonate, methyl iodide, dimethyl sulfate and methanol as methylating agents. Green Chem, 10, (4), 457-464
être réalisés en phase aqueuse ou non en fonction de la solubilité respective des différents dicarbonates et diamines utilisés. De ce point de vue, le dicarbonate de polyglycérol obtenu à partir du PG3 (voie 1) permet de développer des traitements en phase aqueuse du fait de sa solubilité dans l’eau, alors que les dicarbonates obtenus selon les voies 2 et 3 nécessitent l’utilisation d’acétone pour effectuer la première imprégnation. Après polymérisation, les produits sont plus ou moins bien fixés dans le bois en fonction de leur solubilité initiale et du solvant de lessivage utilisé. Les polyuréthanes obtenus à partir de produits de départ hydrosolubles sont généralement plus lessivés que ceux obtenus à partir de produits présentant une faible solubilité dans l’eau.
Dans tous les cas la formation du polyuréthane dans le bois permet d’augmenter la stabilité dimensionnelle du matériau et sa résistance à l’attaque fongique causée par la
pourriture brune Poria placenta. Le développement du champignon dépend de la nature du
polyuréthane formé : dans le cas des éprouvettes traitées avec les polyuréthanes issus de la voie 2 utilisant un diacide comme maillon de jonction entre deux unités carbonate de glycérol, le mycélium ne se développe pas à la surface du bois probablement du fait de l’hydrophobicité du produit, alors que dans le cas des polyuréthanes issus des voies 1 et 3, les éprouvettes sont totalement colonisées sans que le bois soit attaqué. Cette observation permet de penser que seule la modification chimique du bois est à l’origine de l’augmentation de durabilité et que le polyuréthane ne possède pas de propriétés biocides intrinsèques faisant du traitement une alternative non biocide aux traitements de préservation classiques du bois ayant recours à l’utilisation de biocides.
Ces différents résultats font actuellement l’objet d’une demande de brevet portant sur l’application des polyuréthanes précédents au traitement du bois.
Des essais ont également été réalisés avec le dicarbonate de polyglycérol (DCPG3) pour tenter d’utiliser les polyuréthanes précédents pour des applications dans le cadre du collage du bois. Différentes tentatives pour réaliser soit des panneaux de particules, soit pour coller des pièces de bois n’ont pas conduit aux résultats escomptés. Dans tous les cas, il semble que le polymère obtenu ne présente pas un degré de polymérisation suffisant pour conférer les propriétés recherchées. Le mode de polymérisation ainsi que la nature des produits de départ utilisés expliquent probablement les résultats obtenus. En effet, il est connu que les polymères obtenus par réaction de polycondensation présentent généralement
un degré de polymérisation faible comparativement aux polymères obtenus par polyaddition. Ce type de polymérisation est également très sensible à la présence d’impuretés dans les produits de départ ou à la présence de réactions secondaires pouvant conduire à un degré de polymérisation plus faible des produits obtenus. Des réactions intramoléculaires de cyclisation intramoléculaire peuvent par exemple influencer considérablement le DP du polymère conduisant ainsi à des oligomères de taille moins importante. Une solution pour remédier à ce problème serait d’utiliser des produits de départ plus purs de structure mieux définie de façon à atteindre des DP plus élevés.