Cellulose nanocrystals modification by grafting from ring opening polymerization of a cyclic carbonate

International audience; Surface modification of cellulose nanocrystals (CNC) by organocatalysed grafting from ring-opening polymerization (ROP) of trimethylene carbonate was investigated. Organocatalysts including an amidine (DBU), a guanidine (TBD), an amino-pyridine (DMAP) and a phosphazene (BEMP) were successfully assessed for this purpose, with performances in the order TBD > BEMP > DMAP, DBU. The grafting ratio can be tuned by varying the experimental parameters, with the highest grafting of 74 % by weight obtained under mild conditions, i.e at roomtemperature in tetrahydrofuran with a low amount of catalyst. This value is much higher than that of typical ring opening polymerizations of cyclic esters initiated from the surface of cellulose nanoparticles. Additionally, DSC analysis of the modified material revealed the presence of a glass transition temperature, indicative of a sufficient graft length to display polymeric behaviour. This is, to our knowledge, the first example of cellulose nanocrystalsgrafted with polycarbonate chains.; La modification de surface des nanocristaux de cellulose (CNC) par greffage organocatalysé à partir de la polymérisation par ouverture de cycle (ROP) du carbonate de triméthylène a été étudiée. Des organocatalyseurs comprenant une amidine (DBU), une guanidine (TBD), une amino-pyridine (DMAP) et un phosphazène (BEMP) ont été évalués avec succès dans ce but, avec des performances dans l'ordre TBD > BEMP > DMAP, DBU. Le taux de greffage peut être ajusté en faisant varier les paramètres expérimentaux, le greffage le plus élevé de 74 % en poids ayant été obtenu dans des conditions douces, c'est-à-dire à température ambiante dans du tétrahydrofurane avec une faible quantité de catalyseur. Cette valeur est beaucoup plus élevée que celle des polymérisations par ouverture de cycle typiques des esters cycliques initiées à partir de la surface des nanoparticules de cellulose. De plus, l'analyse DSC du matériau modifié a révélé la présence d'une température de transition vitreuse, indiquant une longueur de greffe suffisante pour présenter un comportement polymère. Il s'agit, à notre connaissance, du premier exemple de nanocristaux de cellulose greffés avec des chaînes de polycarbonate.