Développement de catalyseurs pour la synthèse de silicones ultrapures

Les silicones (polysiloxanes) sont des matériaux organosiliciés extrêmement répandus (production : 2,5 millions de tonnes par an en 2023) qui sont utilisés non seulement comme matériaux de haute technologie dans les industries spatiale et électronique, mais aussi dans la vie quotidienne (cosmétiques, ustensiles de cuisine, équipements et dispositifs médicaux...).

L'un des problèmes majeurs liés à la synthèse des silicones réside dans la contamination des polymères obtenus par des quantités importantes de sous-produits cycliques (environ 15 %), dont certains sont soupçonnés d'être toxiques. C'est pourquoi la réglementation européenne exige un haut degré de pureté pour les silicones, avec une quantité minimale de sous-produits oligomères cycliques (< 0,1 %) pour leur commercialisation. Elkem Silicones a relevé ce défi au début des années 2010 en installant des systèmes de purification par dévolatilisation (180 °C, sous vide, >12 h) dans ses processus industriels. Cependant, cette solution, nécessite un processus long et très coûteux en énergie et limite donc fortement le taux de production.

Dans ce contexte général, la mise au point de procédés efficaces permettant de produire « directement » des silicones exempts d’oligosiloxanes cycliques (< 0,1 %) constitue un défi d’une importance capitale, et à ce jour, aucune solution applicable au processus industriels n’a été trouvée. Au cours de cette thèse, l’objectif principal sera de développer un nouveau système catalytique organique permettant la synthèse directe de silicones ultrapures et suffisamment robuste pour être adaptable aux processus industriels.

Ce sujet permettra à l'étudiant d'enrichir ses connaissances en chimie en général, ainsi que d'acquérir une expertise approfondie dans les techniques de manipulation de molécules hautement réactives (boîte à gants, technique de Schlenk, etc.) et de caractérisation (RMN, GC, spectrométrie de masse, IR, diffraction des rayons X). Les travaux de recherche seront effectués principalement au LHFA (Toulouse) et également à Elkem (Lyon) dès que des résultats significatifs auront été obtenus et devront être validés en conditions industrielles.

Le candidat doit avoir une formation en chimie moléculaire et en chimie des polymères.