Thème 1 : conception des liquides ioniques

Synthèse et caractérisation des propriétés chimiques et physico-chimiques des liquides ioniques pour leur association avec des milieux polymères

Responsables : Daniel LEMORDANT, Catherine SANTINI, Mireille TURMINE

Ce thème de recherche aura pour objectif de constituer une base de données regroupant les différents liquides ioniques conventionnellement rencontrés mais également ceux synthétisés à façon. A ce titre, tous les paramètres intrinsèques des liquides concernés (viscosité, masses volumiques, tensions superficielles, activités, etc.) seront mis en commun ainsi que les valeurs des paramètres qui interviennent directement au niveau des réactions chimiques en milieu organique (échelles d’acidité, redox, fenêtres électrochimiques, solubilités, etc.). Dans ce thème, on s’intéressera aux comportements physicochimiques des liquides ioniques, protiques et non protiques, purs et en mélange avec des solvants moléculaires ou des monomères, en tant que milieux réactionnels pour la chimie macromoléculaire et l’électrochimie. Le comportement des édifices supramoléculaires dans ces milieux (micelles de tensioactifs chargés et non chargés ainsi que leurs mélanges, interaction entre tensioactifs et polymères) sera discuté. L’idée est de se constituer une bibliothèque de données chimiques, physicochimiques et thermodynamiques pour une grande variété de liquides ioniques afin d’être en possession de tous les éléments de compréhension nécessaires pour établir les relations entre la structure chimique des liquides ioniques et leur impact sur les matériaux polymères avec lesquels ils peuvent être associés.

Dans ce thème, un des défis qui doit être adressé concerne la toxicité des liquides ioniques. En effet, les LIs focalisent l’attention en raison de leurs potentialités en tant que solvants verts notamment de part leur pression de vapeur négligeable et leur stabilité thermique élevée. Toutefois, leur synthèse met en jeu des réactifs dont l’impact environnemental n’est pas négligeable ce qui remet en cause leur image de solvant vert. Une réflexion doit donc être menée pour mettre en œuvre des procédés de synthèse respectueux de l’environnement de liquides ioniques non toxiques et biodégradables, répondant au règlement REACH (Registrement, Evaluation et Autorisation des substances CHimiques). L’utilisation du milieu CO2 en condition supercritique est une voie à explorer compte tenu de la solubilité des liquides ioniques dans le dioxyde de carbone dans le domaine d’état dit supercritique. La purification et régénération des liquides ioniques seront également abordées.

Les différents verrous scientifiques traités dans ce premier thème peuvent être résumés ainsi :

  • Synthèse des LIs au regard de leur association avec des polymères
  • Identification des propriétés thermodynamiques et physico-chimiques (viscosité, tension superficielle, etc)
  • Association intervenant dans ce domaine.
  • Etude du comportement des LIs dans un milieu réactionnel (chimie macromoléculaire, électrochimie)
  • Modélisation des propriétés des LIs
  • Compréhension des interactions LIs/polymères
  • Relations structure/combinaison (cation, anion, fonctionnalisation) et propriétés du matériau
  • Stabilité, toxicité, (bio)dégradation des LIs
  • Purification/régénération des LIs
  • Solubilisation polymère/solvant

Les équipes de chimistes participantes à ce thème de recherche rassemblent toutes les compétences et expertises pour mener à bien ce thème de recherche et sont présentées dans le Tableau 1.

Tableau 1. Equipes de recherche impliquées dans le thème #1.

Equipes de Recherche

Participants

Section CN

Physico-Chimie des Matériaux et des Milieux Electrolytes (PCM2E)

Université de Tours

Daniel LEMORDANT

François TRAN-VAN

Mériem ANOUTI

Bruno SCHMALTZ

Interfaces et des Systèmes Electrochimiques

UPR15-Paris 6

Mireille TURMINE

Pierre LETELLIER

14

Physicochimie des Electrolytes, Colloïdes et Sciences Analytiques-UMR 7195-Paris 6

Juliette SIRIEX PLENET

Laurent GAILLON

13

Réactions et Génie des Procédés-ENSIC Nancy

Thermodynamique et Energie

Fabrice MUTELET

Roland SOLIMANDO

10

Chimie Moléculaire Thio-Organique-UMR6507-ENSI Caen

Isabelle DEZ

Thi Nhan PHAM

 

12

Institut de Chimie Moléculaire de Reims-UMR 6229

Groupe Chimie de Coordination

Sandrine BOUQUILLON

Laurent DUPONT

14

Chimie Moléculaire et Environnement-Université de Savoie-Chambéry

Micheline DRAYE

Institut de Chimie de Clermont-Ferrand-UMR 6296-Université Blaise Pascal

Margarida COSTA GOMES

Agilio PADUA

 

13

Géosciences Environnement Toulouse – UMR 5563

Christophe LE ROUX

18-20

Chimie, Catalyse, Polymères et Procédés-UMR 5265-Equipe LCOMS-Université LYON 1

Catherine SANTINI

14

Chimie des Polymères Organiques-UMR 5629-ENSCBP-Bordeaux

Joan VIGNOLLE

Daniel TATON

11

Interactions Moléculaires et Réactivité Chimique et Photochimique – UMR 5623

Université Paul Sabatier, Toulouse

Nancy De VIGUERIE

Christophe MINGOTAUD

Jean-Dniel MARTY

11

Biopolymères, Interactions et Assemblages-INRA 1268 de Nantes

Denis LOURDIN

Chimie Physique Macromoléculaires-UMR 7568-INPL Nancy

Anne JONQUIERES

11

Génie des Procédés Environnement Agroalimentaire

UMR 6144, Nantes

Eric LEROY

Gaël COLOMINES

10

Physicochimie des Polymères et des Interfaces -EA2528-Université Cergy-Pontoise

Frédéric VIDAL

Claude  CHEVROT

Laboratory of High-Molecular Compounds

A.N. Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds Russian Academy of Sciences (INEOS RAS) -Moscow

 

Alexander S. SHAPLOV

 

 

Electrochimie et de Physicochimie des Matériaux et Interfaces- Grenoble

Fannie ALLOIN

Cristina IOJOIU

14-13

CEA-LITEN

Lionel PICARD

Sciences Chimiques de Rennes – UMR 6226

Ingénierie chimique et Molécules pour le Vivant

Jean-Pierre BAZUREAU

Ludovic PAQUIN

Daniel CARRIE

16

Ingénierie des Matériaux Polymères-UMR 5223

Sébastien LIVI

11