Thèse Polymérisation et Dépolymérisation Contrôlées par Cavitation Ultrasonore Développement de Latex Polymère de Haute Pureté H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Le Mans Université École doctorale : École doctorale Matière, Molécules, Matériaux et Géosciences Laboratoire de recherche : INSTITUT DES MOLÉCULES ET MATÉRIAUX DU MANS Direction de la thèse : Sandie PIOGE Date limite de candidature : 2026-05-11T00:00:00 Ce projet de thèse s'inscrit dans une dynamique de transition écologique appliquée à la chimie des polymères. Il vise à développer une technologie innovante de polymérisation et de dépolymérisation en milieu aqueux, fondée sur l'utilisation des ultrasons comme source d'activation chimique et mécanique. L'approche proposée permet de s'affranchir des solvants organiques volatils (COV), des amorceurs chimiques et des tensioactifs traditionnellement employés dans les procédés de polymérisation radicalaire. Les phénomènes de cavitation ultrasonore génèrent in situ des espèces radicalaires hautement réactives issues de la dissociation de l'eau (HO-, H-), permettant d'initier la polymérisation sans additifs chimiques. Les effets mécaniques associés (microjets, cisaillement intense, chocs locaux) participent à la formation et à la stabilisation des latex synthétiques. Le projet explore également la dépolymérisation ultrasonore en milieu dispersé, ouvrant la voie à une stratégie de recyclage chimique des polymères dans une logique d'économie circulaire. Les travaux porteront notamment sur l'extension du potentiel de la polymérisation RAFT sono-induite, l'élaboration de latex à microstructure contrôlée (copolymères statistiques et à blocs) et à morphologie maîtrisée (structures core-shell), ainsi que la compréhension fine des mécanismes impliqués. Le projet sera conduit au sein de l'IMMM, offrant un environnement scientifique et instrumental de haut niveau. Moyens expérimentaux: Plateformes de synthèse en milieu dispersé sous atmosphère contrôlée.Systèmes ultrasonores à fréquence et puissance modulables, optimisés dans le cadre de travaux préliminaires.Exploration fine des paramètres opératoires (fréquence, puissance, géométrie, durée d'irradiation). Plateformes de caractérisation SEC pour la détermination des masses molaires. RMN pour l'analyse structurale. DSC pour les propriétés thermiques. (cryo)-TEM pour l'étude morphologique des latex. DLS pour la distribution des tailles de particules. Encadrement Le doctorant bénéficiera de l'accompagnement d'une équipe expérimentée en polymérisation radicalaire contrôlée, procédés innovants, sonochimie et caractérisation avancée des polymères, garantissant un cadre scientifique propice à l'atteinte des objectifs ambitieux du projet. L'industrie des polymères repose encore majoritairement sur des procédés consommateurs de ressources fossiles et utilisant des substances (éco-)toxiques telles que les solvants organiques, les amorceurs radicalaires et les tensioactifs. Ces procédés contribuent aux émissions de gaz à effet de serre (GES), à la production de déchets et à la dispersion de composés nocifs dans l'environnement. L'enjeu majeur du projet est de proposer une alternative durable en exploitant la sonochimie comme outil d'activation propre. La cavitation ultrasonore permet en effet : une génération in situ d'espèces radicalaires à partir de l'eau, supprimant le besoin d'amorceurs chimiques ; une structuration et stabilisation des latex sans tensioactifs ; une fragmentation contrôlée des chaînes polymères pour favoriser leur recyclabilité. Sur le plan scientifique, le projet ambitionne de lever les limitations actuelles de la polymérisation RAFT sono-induite (faible taux de solides, masses molaires limitées, distribution restreinte de tailles de particules) et d'approfondir la compréhension des interactions entre ultrasons, monomères et agents de transfert de chaîne. Sur le plan sociétal et industriel, il contribue à la transition vers une chimie plus verte, alignée avec les objectifs climatiques et les principes de l'économie circulaire, en réduisant la consommation de ressources, l'utilisation de substances dangereuses et la production de déchets.