1. Unveiling the reactivity of epoxides in carbonated epoxidized soybean oil and application in the stepwise synthesis of hybrid poly(hydroxyurethane) thermosets
- Author
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P. Helbling, F. Hermant, M. Petit, T. Tassaing, T. Vidil, H. Cramail, Saint-Gobain Recherche (SGR), Saint-Gobain, Team 2 LCPO : Biopolymers & Bio-sourced Polymers, Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques (LCPO), Université de Bordeaux (UB)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie, de Biologie et de Physique (ENSCBP)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Bordeaux (UB)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie, de Biologie et de Physique (ENSCBP)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de l'intégration, du matériau au système (IMS), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Sciences Moléculaires (ISM), Université Montesquieu - Bordeaux 4-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-École Nationale Supérieure de Chimie et de Physique de Bordeaux (ENSCPB)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Fédération de recherche INCREASE (INCREASE), Université Montesquieu - Bordeaux 4-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-École Nationale Supérieure de Chimie et de Physique de Bordeaux (ENSCPB)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Montesquieu - Bordeaux 4-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-École Nationale Supérieure de Chimie et de Physique de Bordeaux (ENSCPB)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-LIttoral ENvironnement et Sociétés (LIENSs), La Rochelle Université (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-La Rochelle Université (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie des Milieux et Matériaux de Poitiers (IC2MP), Université de Poitiers-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Poitiers-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques (LCPO), Université de Bordeaux (UB)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie, de Biologie et de Physique (ENSCBP)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Bordeaux (UB)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie, de Biologie et de Physique (ENSCBP)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire de Génie Chimique (LGC), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Unité de recherche sur les Biopolymères, Interactions Assemblages (BIA), Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre de recherche sur l'intégration économique et financière (CRIEF), and Université de Poitiers-Université de Poitiers
- Subjects
Poly(hydroxyurethane) (PHU) ,[CHIM.POLY]Chemical Sciences/Polymers ,Polymers and Plastics ,Organic Chemistry ,Bioengineering ,Biosourced resin ,Biochemistry ,Carbonated soybean oil (CSBO) - Abstract
International audience; In this work, the crosslinking reaction of partially carbonated epoxidized soybean oils with different diamines was investigated. To this end, a series of carbonated soybean oils (CSBO), with a carbonation ratio ranging from 45% (CSBO45) to 98% (CSBO98) were synthesized by CO2 carbonation of epoxidized soybean oil (ESBO). The relative aminolysis rate of the carbonate and epoxide functions of CSBO45, and also of the esters of the triglyceride skeleton, was monitored through an unprecedented combination of in situ infrared and Raman spectroscopy at various temperatures T (60 °C ≤ T ≤ 150 °C). Interestingly, two regimes are identified: (i) for T < 100 °C, a PHU regime, during which all the carbonate functions of CSBO45 react to provide an uncrosslinked PHU prepolymer (viscous liquid), (ii) for T ≥ 100 °C, a hybrid regime, during which the epoxide functions react to provide a hybrid thermosetting polymer (elastic solid). For the first time, we report the “conversion vs. time” plots for the aminolysis of epoxide in ESBO and partially carbonated ESBO. They indicate that the initiation of the reaction is thermally delayed as compared to the aminolysis of the corresponding carbonates. Surprisingly, the sol–gel transition of CSBO45 is correlated to the initiation of epoxide aminolysis, a counterintuitive conclusion given that ESBO cannot be crosslinked by a diamine under the same conditions. These results suggest that the combination of reactive carbonates with sluggish epoxides results in a decrease of undesirable side reactions such as ester aminolysis and intramolecular cyclization. Finally, general guidelines can be recommended for the stepwise synthesis of triglyceride-based hybrid poly(hydroxyurethane) thermosets.
- Published
- 2023