Les polyoléfines sont des plastiques composés de longues chaînes de petites molécules appelées oléfines. Il s’agit de polymères parmi lesquels on trouve notamment le polyéthylène et le polypropylène.

Leur production industrielle repose sur des procédés associant deux éléments clés :

• des métaux de transition ;

• des activateurs, substances qui accélèrent les réactions chimiques, généralement à base d’aluminium. Ces activateurs doivent comporter une liaison chimique entre l’aluminium et le carbone.

Découvert fortuitement dans les années 1970, le méthylaluminoxane (MAO) est un exemple emblématique de ce type d’activateur. Il a permis l’émergence de nouveaux systèmes catalytiques, un ensemble de composés utilisés pour accélérer les réactions, révolutionnant ainsi la production de matériaux plastiques.

Cependant, malgré une bonne compréhension de son rôle dans les réactions, la structure moléculaire du MAO et l’origine précise de son efficacité demeuraient jusqu’à présent mal comprises. Les techniques d’analyse classiques ne permettaient pas de lever ces ambiguïtés.

La résonance magnétique nucléaire (RMN) du solide à très haut champ magnétique a donc permis de lever ces verrous. Dans ce contexte, des chercheurs français (IRCP, UCCS, C2PM) et américains (State University of New York) se sont associés. En combinant spectroscopie RMN, réactivité et calculs théoriques, ils ont pu sonder la structure intime du MAO.

Grâce aux spectromètres intégrés dans l’Infrastructure de Recherche INFRANALYTICS, incluant le spectromètre 1.2 GHz de la Plateforme de Caratactérisation Avancée (PCA), installé à Villeneuve d’Ascq, une équipe pluridisciplinaire a pu identifier les zones du MAO qui interagissent avec d’autres substances au cours des réactions. Ces sites d’interaction, riches en aluminium, comprennent notamment le site réactionnel principal responsable de l’activation des catalyseurs, essentiel à la formation des polymères.

Ces travaux ouvrent la voie à une meilleure compréhension des systèmes catalytiques existants et à la conception d’activateurs plus performants. A terme, ils permettront une production de polymères plus économe en énergie et en ressources.

Kai C. Szeto, Mostafa TAOUFIK, Franck Fayon, David Gajan, Eva Zurek, Jochen Autschbach, Julien Trebosc, Laurent Delevoye, Régis Michaël Gauvin, Angew. C