Copolyamide, composition comprenant un tel copolyamide et leurs utilisations

La présente invention se rapporte à un copolyamide ainsi qu'à son utilisation, notamment dans la fabrication d'objets divers, comme des biens de consommation courante tels que les montures de lunettes, des lentilles ou des verres de lunettes, des équipements électriques, électroniques ou automobiles, du matériel chirurgical, de l'emballage ou encore des articles de sport.

L'invention se rapporte également à une composition comprenant un tel copolyamide ainsi qu'à l'utilisation de cette composition, notamment dans la fabrication de tout ou partie des objets qui viennent d'être énumérés ci-dessus. On connaît à ce jour des polyamides amorphes transparents obtenus par polycondensation de diamines et de diacides. De tels polyamides sont particulièrement intéressants car ils présentent de nombreuses propriétés mécaniques telles qu'une résistance aux chocs, à la traction et/ou la compression, une tenue élevée aux agressions extérieures (comme la chaleur, les agents chimiques, les rayonnements UV,...), en plus de la transparence,.

Aussi a-t-on vu apparaître des objets à base de polyamides, tels que par exemple des montures de lunettes, boîtiers divers, équipements pour automobile, matériel chirurgical, emballage, articles de sport.

Des polyamides amorphes transparents convenant pour la fabrication de ce type d'objets ont notamment été décrits dans les documents EP 1 595 907 et US 2005/0272908 au nom du Demandeur. Ces polyamides sont obtenus par polycondensation d'au moins une diamine cycloaliphatique et d'au moins 50% en mole d'acide tetradécanedioïque, le ou les autres diacides carboxyliques complémentaires pouvant être choisis parmi les diacides carboxyliques aliphatiques, aromatiques et cycloaliphatiques.

Ces polyamides présentent non seulement l'ensemble des propriétés énoncées ci-dessus, mais également une température de transition vitreuse Tg relativement élevée, typiquement de l'ordre de 130 ⁰ C à 160 ⁰ C environ.

Cependant, les préoccupations environnementales des dernières années militent en faveur de la mise au point de matériaux qui répondent le

plus possible aux préoccupations de développement durable, en limitant notamment les approvisionnements en matières premières issues de l'industrie pétrolière pour leur fabrication.

Le but de la présente invention est donc de proposer un polyamide, qui possède au moins certaines des propriétés mécaniques énoncées ci-dessus tout en étant constitué à partir d'une matière première renouvelable ou bioressourcée selon la norme ASTM D6866.

Selon l'invention, le polyamide est plus précisément un copolyamide. De manière générale, les copolyamides comprennent au moins deux motifs répétitifs distincts, ces motifs distincts étant formés à partir des deux monomères, ou comonomères, correspondants. Les copolyamides sont donc préparés à partir de deux ou plusieurs monomères, ou comonomères, choisis parmi un aminoacide, un lactame et/ou un diacide carboxylique et une diamine. Le copolyamide selon l'invention comprend au moins deux motifs (représentés respectivement « A » et « (diamine). (diacide en Cw) »), et répond à (c'est-à-dire comprend au moins) la formule générale suivante :

A/(diamine). (diacide en Cw), dans laquelle :

. la diamine est une diamine cycloaliphatique, . w représente le nombre d'atomes de carbone du diacide et est compris de préférence entre 4 et 36, et

. A est choisi parmi un motif obtenu à partir d'un aminoacide ou d'un lactame et un motif répondant à la formule (diamine en Cx). (diacide en

Cy), avec x représentant le nombre d'atomes de carbone de la diamine et y représentant le nombre d'atomes de carbone du diacide, x et y étant chacun compris de préférence entre 4 et 36.

Selon l'invention, au moins un des (co)monomères choisis parmi A et le diacide en Cw est obtenu en tout ou partie à partir de matières premières renouvelables ou bioressourcées selon la norme ASTM D6866 afin que la teneur exprimée en pourcentage de carbone organique renouvelable (aussi appelé carbone bioressourcé ou carbone « contemporain ») dans le

copolyamide, notée %C _or grenouv, soit strictement supérieure à 0, la teneur %C _or grenouv répondant à l'équation (I) suivante :

∑FixG + ∑Fkx Ck'

%c _{ors rmouv} = - - ^k - , ^χ ioo (I)

∑Fj xCj + ∑FixCi + ∑FkxCk

J l k avec i = monomère(s) issu(s) de matières premières 100% renouvelables au sens de la norme ASTM D6866 j = monomère(s) issu(s) de matières premières 100% fossiles au sens de la norme ASTM D6866 k = monomère(s) issu(s) en partie de matières premières renouvelables au sens de la norme ASTM D6866 Fi, Fj, Fk = fraction(s) molaire(s) respective(s) des monomères i, j et k dans le copolyamide

Ci, Cj, Ck = nombre respectif d'atomes de carbone des monomères i, j et k dans le copolyamide

Ck' = nombre d'atomes de carbone organique renouvelable au sens de la norme ASTM D6866 dans le(s) monomère(s) k.

La nature (renouvelable ou fossile), c'est-à-dire la provenance de chacun des monomères i, j et k, est déterminée selon l'une des méthodes de la norme ASTM D6866.

En d'autres termes, dans les copolyamides selon l'invention, au moins l'un des (co)monomères que sont : soit l'aminoacide et le diacide en Cw, soit le lactame et le diacide en Cw soit la diamine en Cx ainsi que les diacides en Cy et en Cw, est obtenu en tout ou partie à partir d'une matière première renouvelable selon la norme ASTM D6866.

Le (co)monomère A, dans toutes ses variantes - lactame, aminoacide ou (diamine en Cx). (diacide en Cy) -, la diamine cycloaliphatique et le diacide Cw sont des monomères i, j et k au sens de l'équation (I).

Une matière première renouvelable ou bioressourcée est une ressource naturelle, animale ou végétale, dont le stock peut se reconstituer sur une

période courte à l'échelle humaine. Il faut en particulier que ce stock puisse se renouveler aussi vite qu'il est consommé.

A la différence des matériaux issus de matières fossiles, les matières premières renouvelables ou bioressourcées contiennent du ¹⁴ C. Tous les échantillons de carbone tirés d'organismes vivants (animaux ou végétaux) sont en fait un mélange de 3 isotopes : ¹² C (représentant environ 98,892 %), ¹³ C

(environ 1 ,108 %) et ¹⁴ C (traces: 1 ,2.10 ^"10 %). Le rapport ¹⁴ CV ¹² C des tissus vivants est identique à celui de l'atmosphère. Dans l'environnement, le ¹⁴ C existe sous deux formes prépondérantes : sous forme minérale, c'est-à-dire de gaz carbonique (CO2), et sous forme organique, c'est-à-dire de carbone intégré dans des molécules organiques.

Dans un organisme vivant, le rapport ¹⁴ C/ ¹² C est maintenu constant par le métabolisme car le carbone est continuellement échangé avec l'environnement. La proportion de ¹⁴ C étant constante dans l'atmosphère, il en est de même dans l'organisme, tant qu'il est vivant, puisqu'il absorbe ce ¹⁴ C comme il absorbe le ¹² C. Le rapport moyen de ¹⁴ C/ ¹² C est égal à 1 ,2x10 ^"12 .

Le ¹² C est stable, c'est-à-dire que le nombre d'atomes de ¹² C dans un échantillon donné est constant au cours du temps. Le ¹⁴ C, lui, est radioactif

(chaque gramme de carbone d'un être vivant contient suffisamment d'isotopes ¹⁴ C pour donner 13,6 désintégrations par minute) et le nombre de tels atomes dans un échantillon décroît au cours du temps (t) selon la loi : n = no exp(-at), dans laquelle:

- no est le nombre de ¹⁴ C à l'origine (à la mort de la créature, animal ou plante),

- n est le nombre d'atomes ¹⁴ C restant au bout du temps t,

- a est la constante de désintégration (ou constante radioactive) ; elle est reliée à la demi-vie.

La demi-vie (ou période) est la durée au bout de laquelle un nombre quelconque de noyaux radioactifs ou de particules instables d'une espèce donnée, est réduit de moitié par désintégration ; la demi-vie T1/2 est reliée à la

constante de désintégration a par la In 2. La demi-vie du ¹⁴ C vaut 5730 ans.

Compte tenu de la demi-vie (Ti _/2 ) du ¹⁴ C, la teneur en ¹⁴ C est sensiblement constante depuis l'extraction des matières premières renouvelables, jusqu'à la fabrication des copolyamides selon l'invention et même jusqu'à la fin de leur utilisation.

Le copolyamide selon l'invention est donc constitué au moins partiellement de carbone organique issu de matières premières renouvelables ou bioressourcées, ce qui pourrait être certifié par détermination de la teneur en ¹⁴ C selon l'une des méthodes décrites dans la norme ASTM D6866.

Cette norme ASTM D6866 comporte trois méthodes de mesure de carbone organique issu de matières premières renouvelables, dénommé en langue anglaise "biobased carbon". Les proportions indiquées pour les copolyamides de l'invention sont de préférence mesurées selon la méthode par spectrométrie de masse ou la méthode par spectrométrie à scintillation liquide décrites dans cette norme.

Par conséquent, la présence de ¹⁴ C dans un matériau, et ce quelle qu'en soit la quantité, donne une indication sur l'origine des molécules le constituant, à savoir qu'elles proviennent de matières premières renouvelables ou bioressourcées et non de matériaux fossiles. Les mesures effectuées par les méthodes décrites dans la norme ASTM D6866 permettent ainsi de distinguer les (co)monomères ou produits de départs issus de matières renouvelables des (co)monomères ou produits issus de matériaux fossiles. Ces mesures ont un rôle de test. Ainsi, par le choix délibéré d'au moins un (co)monomère, ou produit de départ, qui est en partie obtenu à partir d'une matière première renouvelable au sens de la norme ASTM D6866, on obtient des copolyamides qui présentent des propriétés mécaniques pour la plupart comparables à celles des polyamides de l'art antérieur tels que ceux décrits ci-dessus, mais qui, de plus, permettent de limiter l'utilisation des ressources fossiles pour répondre à l'une des exigences de la politique de développement durable évoquée ci-dessus.

Par exemple, ce ou ces (co)monomères peuvent être issus de ressources renouvelables telles que les huiles végétales ou les polysaccharides naturels tels que l'amidon ou la cellulose, l'amidon pouvant être extrait, par exemple, du maïs ou de la pomme de terre. Ce ou ces (co)monomères, ou produits de départ, peuvent en particulier provenir de divers procédés de transformation, notamment de procédés chimiques classiques, mais également de procédés de transformation par voie enzymatique ou encore par biofermentation.

Dans une version particulière, la teneur %C _O rgrenouv du copolyamide selon l'invention est supérieure ou égale à 20%, avantageusement supérieure ou égale à 50%, de préférence supérieure ou égale à 52%, et plus préférentiellement supérieure ou égale à 54%.

Lorsque le copolyamide selon l'invention présente une teneur

%C _O rgrenouv supérieure ou égale à 50%, il répond aux critères d'obtention de la certification "Biomass PIa" du JBPA, certification qui repose également sur la norme ASTM D6866. Le copolyamide selon l'invention peut en outre valablement porter le label "Bio-mass-based" de l'Association JORA.

L'invention se rapporte également à une composition, ladite composition comprenant au moins un copolyamide tel que décrit ci-dessus. L'invention se rapporte également à l'utilisation d'un tel copolyamide ainsi qu'à l'utilisation d'une composition comprenant au moins un tel copolyamide pour constituer une structure monocouche ou au moins une couche d'une structure multicouche.

Dans une version avantageuse de l'invention, la teneur molaire en A est comprise entre 20 et 82%, la teneur molaire en diamine cycloaliphatique étant comprise entre 9 et 40% et la teneur molaire en diacide en Cw étant également comprise entre 9 et 40%.

Le choix de telles teneurs molaires permet d'obtenir, dans la plupart des cas, un copolyamide transparent, la transparence étant caractérisée par une enthalpie de fusion du copolyamide d'une valeur comprise entre 0 et 12J/g.

Dans une version préférentielle de l'invention, la teneur molaire en A est comprise entre 22 et 64%, les teneurs en diamine cycloaliphatique et en diacide en Cw étant chacune comprises entre 18 et 39%.

Il est précisé que l'expression "compris entre" utilisée dans l'ensemble des paragraphes précédents, mais également dans la suite de la présente description, doit s'entendre comme incluant chacune des bornes mentionnées.

Selon un premier aspect de l'invention, les copolyamides comprennent au moins deux motifs qui répondent à la formule A/(diamine). (diacide en Cw).

Dans la formule A/(diamine). (diacide en Cw) du copolyamide selon l'invention, la (diamine) désigne une diamine cycloaliphatique.

Parmi les diamines cycloaliphatiques, celles comprenant deux cycles sont préférées. Elles répondent notamment à la formule générale suivante :

dans laquelle

R1 à R4 représentent des groupements identiques ou différents choisis parmi un atome d'hydrogène ou des groupements alkyles de 1 à 6 atomes de carbone et X représente soit une liaison simple, soit un groupement divalent constitué: • d'une chaîne aliphatique linéaire ou branchée comprenant de 1 à

10 atomes de carbone,

• d'un groupement cycloaliphatique de 6 à 12 atomes de carbone,

• d'une chaîne aliphatique linéaire ou branchée de 1 à 10 atomes de carbone, substituée par des groupements cycloaliphatiques de 6 à 8 atomes de carbone

• d'un groupement de 8 à 12 atomes de carbone constitué d'un dialkyle, linéaire ou branché, avec un groupement cyclohexyle ou benzyle.

Plus préférentiellement, la diamine cycloaliphatique du copolyamide selon l'invention est choisie parmi la bis(3,5-dialkyl-4-aminocyclohexyl)methane, la bis(3,5-dialkyl-4-aminocyclohexyl)ethane, la bis(3,5-dialkyl-4-aminocyclo- hexyl)propane, la bis(3,5-dialkyl-4-aminocyclo-hexyl)butane, la bis-(3-méthyl-4- aminocyclohexyl)-nnéthane (BMACM ou MACM), la p-bis(aminocyclohexyl)- methane (PACM) et risopropylidenedi(cyclohexylamine) (PACP).

De manière encore plus préférentielle, et en vue d'obtenir un copolyamide transparent, la diamine cycloaliphatique est choisie parmi la bis-(3- méthyl-4-aminocyclohexyl)-méthane (BMACM ou MACM), notamment celle commercialisée par la société BASF sous la dénomination Laromin ^® C260, et la p-bis(aminocyclohexyl)-methane (PACM), à l'exclusion de la PACM qui, lorsque cette dernière est formée d'un mélange de deux ou plusieurs stéréoisomères choisis parmi la PACM cis/cis, cis/trans et trans/trans, comprend plus de 40% en masse du stéréoisomère trans/trans. Est en particulier exclue la PACM comprenant de 48 à 50% en masse du stéréoisomère trans/trans, telle que la PACM48 commercialisée par la société BASF sous la dénomination Dicycane ^® ou la PACM50. Par contre, tout comme la BMACM, la PACM20 comprenant de l'ordre de 20% en masse du stéréoisomère trans/trans, notamment celle commercialisée par la société AIR PRODUCTS sous la dénomination Amicure ^® , est plus particulièrement préférée.

De même, dans la formule A/(diamine). (diacide en Cw), le (diacide en Cw) désigne un diacide aliphatique de formule HOOC-(CH ₂ ) _{w 2} -COOH dans laquelle w indique le nombre total d'atomes de carbone-présents dans le diacide, w étant bien entendu un nombre entier strictement supérieur à 2. Le nombre d'atomes de carbone w du diacide du motif

(diamine). (diacide en Cw) du copolyamide selon l'invention, est de préférence un nombre entier compris entre 4 et 36.

Préférentiellement, le diacide en Cw est obtenu à partir d'une matière première renouvelable selon la norme ASTM D6866 et est choisi parmi l'acide succinique (w=4), l'acide adipique (w=6), l'acide heptanedioïque (w=7), l'acide azélaïque (w=9), l'acide sébacique (w=10), l'acide undécanedioïque (w=11 ), l'acide dodécanedioïque (w=12), l'acide brassylique (w=13), l'acide

tetradécanedioïque (w=14), l'acide hexadécanedioïque (w=16), l'acide octadécanedioïque (w=18), l'acide octadécènedioïque (w=18), l'acide eicosanedioïque (w=20), l'acide docosanedioïque (w=22) et les dimères d'acides gras contenant 36 carbones. Les dimères d'acides gras mentionnés ci-dessus, mais également dans la suite de la présente description pour les diacides en Cy et en Cu, sont des acides gras dimérisés obtenus par oligomérisation ou polymérisation d'acides gras monobasiques insaturés à longue chaîne hydrocarbonée (tels que l'acide linoléïque et l'acide oléïque), comme décrit notamment dans le document EP 0 471 566.

Les proportions molaires de diamine cycloaliphatique et de (diacide en Cw) sont préférentiellement stœchiométhques.

Selon une première variante de l'invention, le (co)monomère ou motif A, dans la formule générale A/(diamine). (diacide en Cw) est obtenu à partir d'un aminoacide, cet aminoacide étant de préférence obtenu à partir d'une matière première renouvelable, toujours selon la norme ASTM D6866.

Plus préférentiellement, l'aminoacide est choisi parmi l'acide 9- aminononanoïque, l'acide 10-aminodécanoïque, l'acide 12-aminododécanoïque et l'acide 11 -aminoundécanoïque ainsi que ses dérivés, notamment l'acide N- heptyl-11-aminoundécanoïque.

A la place d'un aminoacide, on pourrait également envisager un mélange de deux, trois,... ou plus, aminoacides. Toutefois, les copolyamides formés comprendraient alors trois, quatre,... ou plus, motifs, respectivement. Il est précisé que le cas particulier d'un copolyamide comprenant trois motifs distincts est décrit ci-après, notamment dans le deuxième aspect de l'invention.

Le comonomère ou motif (diamine). (diacide en Cw) dans la formule

A/(diamine). (diacide en Cw) peut être constitué par toute combinaison de diamine cycloaliphatique et de diacide qu'il est possible d'envisager et, en particulier, par toute combinaison des diamines cycloaliphatiques et diacides en Cw qui ont été énumérés ci-dessus.

Ainsi, en symbolisant par la lettre B la BMACM et par le nombre w le diacide en Cw comprenant w atomes de carbone, on peut notamment

envisager la mise en œuvre des comonomères suivants : B.4, B.6, B.9, B.7, B.10, B.11 , B.12, B.13, B.14, B.16, B.18, B.20, B.22 et B.36 si l'on considère la BMACM comme diamine cycloaliphatique.

Parmi les combinaisons envisageables, et en symbolisant par le nombre 11 le motif issu de l'acide 11 -aminoundécanoïque et par P la diamine PACM, les copolyamides suivants présentent un intérêt particulièrement marqué : il s'agit des copolyamides répondant à l'une des formules choisies parmi 11/B.10, 11/P.10, 11/B.12, 12/B.12, 11/P.12, 12/P.12, 11/B.14, 11/P.14, 11/B.18 et 11/P.18, de préférence 11/B.10 et 11/P.10. Selon une deuxième variante de l'invention, le (co)monomère ou motif

A, dans la formule générale A/(diamine). (diacide en Cw) est un motif répondant à la formule (diamine en Cx). (diacide en Cy), x indiquant le nombre d'atomes de carbone présents dans la diamine et y indiquant le nombre d'atomes de carbone présents dans le diacide, respectivement. La diamine en Cx peut être une diamine aliphatique, cycloaliphatique ou arylaromatique.

De même, le diacide en Cy peut être un diacide aliphatique, cycloaliphatique ou aromatique.

Bien évidemment, sont exclus les cas particuliers pour lesquels les comonomères ou motifs (diamine en Cx). (diacide en Cy) et (diamine Ct). (diacide en Cw) sont strictement identiques, ce qui pourrait se poser dans le cas où la diamine en Cx serait une diamine cycloaliphatique.

Les nombres x et y sont bien entendu des nombres entiers, x étant strictement supérieur à 0 et y étant strictement supérieur à 2. x et y sont, de préférence, compris chacun entre 4 et 36.

Avantageusement, l'un au moins des (co)monomères parmi la diamine en Cx et le diacide en Cy est obtenu à partir d'une matière première renouvelable selon la norme ASTM D6866.

Préférentiellement, la diamine en Cx et le diacide en Cy sont tous deux obtenus à partir d'une matière première renouvelable selon la norme ASTM D6866.

La diamine en Cx peut être une diamine cycloaliphatique. On se reportera à ce qui a été précédemment décrit comme diamine cycloaliphatique pour la diamine du comonomère ou motif (diamine). (diacide en Cw).

La diamine en Cx peut être une diamine arylaromatique. Parmi les diamines arylaromatiques, on peut citer la 1 ,3-xylylène diamine (encore dénommée métaxylylènediamine ou MXDA), la 1 ,4-xylylènediamine (encore dénommée paraxylylènediamine ou PXDA) et leurs mélanges.

Avantageusement, la diamine en Cx est une diamine aliphatique de formule H ₂ N-(CH ₂ )X-NH ₂ et le diacide en Cy est un diacide aliphatique de formule HOOC-(CH ₂ ) _y-2 -COOH, respectivement.

Préférentiellement, la diamine en Cx est choisie parmi la butanediamine (x=4), la pentanediamine (x=5), l'hexanediamine (x=6), l'heptanediamine (x=7), la nonanediamine (x=9), la décanediamine (x=10), l'undécanediamine (x=11 ), la dodécanediamine (x=12), la tridécanediamine (x=13), la tetradécanediamine (x=14), l'hexadécanediamine (x=16), l'octadécanediamine (x=18), l'octadécènediamine (x=18), l'eicosanediamine (x=20), la docosanediamine (x=22) et les diamines obtenues à partir d'acides gras (x=36).

Pour le choix préférentiel du diacide en Cy du comonomère ou motif (diamine en Cx). (diacide en Cy), on se référera à ce qui a été précédemment décrit comme diacide préférentiel pour le diacide en Cw du comonomère ou motif (diamine). (diacide en Cw).

Ainsi, sont plus préférentiellement retenus les diamines pour lesquelles x=4, 5, 6, 7, 9, 10, 11 , 12, 13, 14, 16, 18, 20, 22 et 36 et les diacides pour lesquels y=4, 6, 7, 9, 10, 11 , 12, 13, 14, 16, 18, 20, 22 et les dimères d'acide gras pour lesquels y=36.

Parmi toutes les combinaisons possibles pour les copolyamides (diamine en Cx). (diacide en Cy)/(diamine). (diacide en Cw) selon la deuxième variante de l'invention, on retiendra en particulier les copolyamides répondant à l'une des formules choisies parmi 6.10/B.10, 6.10/B.12, 6.10/B.14, 6.10/B.18, 10.10/B.10, 10.10/B.12, 10.10/B.14, 10.10/B.18, 10.12/B.10, 10.12/B.12, 10.12/B.14, 10.12/B.18, 6.10/P.10, 6.10/P.12, 6.10/P.14, 6.10/P.18, 10.10/P.10, 10.10/P.12, 10.10/P.14, 10.10/P.18, 10.12/P.10, 10.12/P.12, 10.12/P.14 et

10.12/P.18, de préférence 6.10/B.10, 10.10/B.10, 10.12/B.10, 6.10/P.10, 10.10/P.10 et 10.12/P.10.

Les proportions molaires de (diamine en Cx) et de (diacide en Cy) sont préférentiellement stœchiométriques. Selon une troisième variante de l'invention, le (co)monomère ou motif A dans la formule générale A/(diamine). (diacide en Cw) est obtenu à partir d'un lactame.

Parmi les lactames, on peut notamment citer le caprolactame, l'oenantholactame et le lauryllactame. De préférence, un tel lactame serait obtenu à partir d'une matière première renouvelable, toujours selon la norme ASTM D6866.

Toutefois, à ce jour, mis à part le lactame 11 , il n'existe pas de lactame qui soit obtenu à partir d'une matière première renouvelable selon la norme ASTM D6866. Cependant, n'étant pas exclu que de tels lactames obtenus à partir d'une matière première renouvelable puissent être fabriqués dans les années futures, il est bien évident que cette troisième variante fait également partie de l'objet de la présente demande de brevet.

Comme indiqué précédemment pour la première variante de l'invention dans laquelle A est obtenu à partir d'un aminoacide, on peut envisager le mélange de deux ou plusieurs lactames, ce ou ces lactames pouvant également être en mélange avec au moins un aminoacide et/ou au moins un diacide et une diamine.

Selon un deuxième aspect de l'invention, le copolyamide comprend en outre au moins un troisième motif qui est représenté ci-après « (diamine en Ct) (diacide en Cu) » à la suite de la formule générale de l'invention précédemment décrite selon un premier aspect Dans le cas où il comprend au moins trois motifs, le copolyamide de l'invention répond donc à (c'est à dire qu'il comprend au moins) la formule générale suivante :

A/(diamine). (diacide en Cw) /(diamine en Ct) (diacide en Cu) dans laquelle t représente le nombre d'atomes de carbone de la diamine et u représente le nombre d'atomes de carbone du diacide, t et u étant compris chacun entre 4 et 36.

Dans la présente description de la formule du premier aspect comme du second aspect de l'invention, le terme « au moins » signifie que le copolyamide selon l'invention comprend la formule explicitée, respectivement à 2 et à 3 motifs comprenant les 2 premiers motifs, mais cette formule de 2 motifs ou de 3 motifs peut être comprise dans une formule d'un copolyamide comprenant en outre encore d'autres motifs différents. Un copolyamide selon l'invention peut ainsi présenter 4, 5, ou 6 ... motifs différents, dès l'instant qu'ils comprennent au moins les 2 motifs A/(diamine). (diacide en Cw), ou les 3 motifs A/(diamine). (diacide en Cw)/(diamine en Ct) (diacide en Cu). Selon l'invention, au moins un des monomères choisis parmi A, le diacide en Cw, la diamine en Ct et le diacide en Cu est obtenu en tout ou partie à partir de matières premières renouvelables ou bioressourcées selon la norme ASTM D6866, de telle sorte que la teneur %C _or grenouv déterminée par l'équation (I) énoncée ci-dessus soit strictement supérieure à 0. En d'autres termes, dans les copolyamides selon l'invention, au moins l'un des (co)monomères que sont :

- soit l'aminoacide, les diacides en Cw et Cu, et la diamine en Ct,

- soit le lactame, les diacides en Cw et Cu, et la diamine en Ct,

- soit les diamines en Cx et Ct ainsi que les diacides en Cy, Cw et Cu, est obtenu à partir d'une matière première renouvelable selon la norme ASTM D6866.

Le (co)monomère A, dans toutes ses variantes - lactame, aminoacide ou (diamine en Cx). (diacide en Cy) -, la diamine cycloaliphatique, la diamine en Ct et les diacides Cw et Cu sont des monomères i, j et k au sens de l'équation (I).

Dans une version avantageuse de l'invention, les teneurs molaires sont les suivantes :

- la teneur molaire en A est comprise entre 20 et 82% et avantageusement entre 22 et 64%, - la somme des teneurs molaires en diamine cycloaliphatique et en diamine en Ct est comprise entre 9 et 40% et avantageusement entre 18 et 39%.

- la somme des teneurs molaires en diacides en Cw et en Cu est comprise entre 9 et 40% et avantageusement entre 18 et 39%. Dans la formule A/(diamine). (diacide en Cw)/(diamine en Ct) (diacide en Cu) du copolyamide selon le deuxième aspect de l'invention, on se reportera à ce qui a été précédemment décrit pour les (co)monomères ou motifs A, d'une part, et (diamine). (diacide en Cw), d'autre part.

Dans cette même formule, la (diamine en Ct) désigne une diamine dans laquelle t indique le nombre total d'atomes de carbone présents dans la diamine, t étant bien entendu un nombre entier strictement supérieur à 0. De même, le (diacide en Cu) désigne un diacide dans laquelle u indique le nombre total d'atomes de carbone présents dans le diacide, u étant bien entendu un nombre entier strictement supérieur à 2.

Le nombre d'atomes de carbone t de la diamine et le nombre d'atomes de carbone u du diacide dans le comonomère ou motif (diamine en Ct). (diacide en Cu) du copolyamide selon l'invention, sont de préférence compris chacun entre 4 et 36.

Préférentiellement, le diacide en Cu est obtenu à partir d'une matière première renouvelable selon la norme ASTM D6866.

Le diacide en Cu peut être un diacide aliphatique, cycloaliphatique ou aromatique.

Avantageusement, le diacide en Cu est un diacide aliphatique de formule HOOC-(CH ₂ ) _u.2 -COOH.

Pour le choix préférentiel du diacide en Cu du comonomère ou motif

(diamine en Ct). (diacide en Cu), on se référera à ce qui a été précédemment décrit comme diacide préférentiel pour le diacide en Cy du comonomère ou motif (diamine en Cx). (diacide en Cy) ou encore pour le diacide en Cw du comonomère ou motif (diamine). (diacide en Cw).

Dans une version avantageuse de l'invention, la diamine en Ct est obtenue à partir d'une matière première renouvelable selon la norme ASTM D6866.

De même, comme indiqué ci-avant pour la diamine en Cx, la diamine en Ct peut être une diamine aliphatique, cycloaliphatique ou arylaromatique.

Bien évidemment, sont exclus les cas particuliers pour lesquels les comonomères ou motifs (diamine en Cx). (diacide en Cy), (diamine). (diacide en Cw) et (diamine en Ct). (diacide en Cu) sont strictement identiques deux à deux.

En particulier, selon une quatrième variante, la (diamine en Ct) désigne une diamine aliphatique de formule H ₂ N-(CH ₂ )I-NH ₂ dans laquelle t indique le nombre d'atomes de carbone présents dans la diamine, t étant bien entendu un nombre entier strictement supérieur à 0.

Pour le choix préférentiel de la diamine aliphatique en Ct du comonomère ou motif (diamine en Ct). (diacide en Cu), on se référera à ce qui a été précédemment décrit comme diamine préférentielle pour la diamine en Cx du comonomère ou motif (diamine en Cx). (diacide en Cy).

Pour le choix préférentiel de la diamine en Ct et du diacide en Cu du comonomère ou motif (diamine en Ct). (diacide en Cu), notamment lorsqu'ils sont tous les deux obtenus à partir d'une matière première renouvelable selon la norme ASTM D6866, on se référera à ce qui a été précédemment décrit pour les diamines et diacides préférentiels du comonomère ou motif (diamine en Cx). (diacide en Cy).

Bien évidemment, sont exclus les cas particuliers pour lesquels les comonomères ou motifs (diamine en Cx). (diacide en Cy) et (diamine en Ct). (diacide en Cu) sont strictement identiques.

Parmi toutes les combinaisons possibles pour les copolyamides A/(diamine). (diacide en Cw)/(diamine en Ct). (diacide en Cu) selon la quatrième variante, on retiendra en particulier les copolyamides répondant à l'une des formules choisies parmi 11/B.10/6.10, 11/P.10/6.10, 11/B.10/10.10, 11/P.10/10.10, 6.10/B.10/10.10, 6.10/P.10/10.10, 6.10/B.12/10.10,

6.10/P.12/10.10, 6.10/B.12/10.12 6.10/P.12/10.12, 6.12/B.12/10.12 et 6.12/P.12/10.12, de préférence 6.12/B.12/10.12, 6.12/P.12/10.12, 11/B.10/10.10 et 11/P.10/10.10.

Selon une cinquième variante avantageuse, la (diamine en Ct) désigne une diamine cycloaliphatique telle que celle décrite précédemment pour la (diamine) dans la formule A/(diamine). (diacide en Cw).

Plus préférentiellement, la diamine cycloaliphatique Ct est de préférence choisie parmi la bis(3,5-dialkyl-4-aminocyclohexyl)methane, la bis(3,5-dialkyl-4-aminocyclohexyl)ethane, la bis(3,5-dialkyl-4-aminocyclohexyl)- propane, la bis(3,5-dialkyl-4-aminocyclo-hexyl)butane, la bis-(3-méthyl-4- aminocyclohexyl)-méthane (BMACM ou MACM), la p-bis(aminocyclohexyl)- methane (PACM) et risopropylidenedi(cyclohexylamine) (PACP).

On choisira de manière encore plus préférentielle, la BMACM ainsi que la PACM comprenant de l'ordre de 20% en masse du stéréoisomère trans/trans. Comme indiqué précédemment, sont exclus les cas particuliers pour lesquels les comonomères ou motifs (diamine). (diacide en Cw) et (diamine en Ct). (diacide en Cu) sont strictement identiques.

Parmi toutes les combinaisons possibles pour les copolyamides A/(diamine). (diacide en Cw)/(diamine en Ct). (diacide en Cu) selon la cinquième variante, on retiendra en particulier les copolyamides répondant à l'une des formules choisies parmi 11/B.10/P.10, 11/B.12/P.12, 11/B.14/P.14, 12/B.10/P.10, 12/B.12/P.12, 12/B.14/P.14, 6.10/B.10/P.10, 6.10/B.12/P.12, 10.10/B.10/P.10, 10.10/B.12/P.12, 10.12/P.10/B.10 et 10.12/P12/B.12, de préférence 11/B.10/P.10 et 11/B.12/P.12. Les proportions molaires de (diamine en Ct) et de (diacide en Cu) sont préférentiellement stœchiométriques.

L'invention se rapporte également à une composition comprenant au moins un copolyamide selon les premier et deuxième aspects de l'invention, avec le comonomère ou motif A étant choisi parmi un motif obtenu à partir d'un aminoacide ou d'un lactame et un motif répondant à la formule (diamine en

Cx). (diacide en Cy).

Une composition conforme à l'invention peut en outre comprendre au moins un deuxième polymère.

Avantageusement, ce deuxième polymère peut être choisi parmi un polyamide semi-cristallin, un polyamide amorphe, un copolyamide semi- cristallin, un copolyamide amorphe, un polyetheramide, un polyesteramide et leurs mélanges.

Préférentiel lement, ce deuxième polymère est obtenu en tout ou partie à partir d'une matière première renouvelable selon la norme ASTM D6866.

Ce deuxième polymère peut en particulier être choisi parmi le polyacide lactique (PLA), le polyacide glycolique (PGA), les polyhydroxyalcanoates (PHA), et des polysaccharides, ces derniers pouvant être modifiés et/ou formulés.

La composition selon l'invention peut également comprendre en outre au moins un additif.

Cet additif peut notamment être choisi parmi les charges, les fibres, les colorants, les stabilisants, notamment UV, les plastifiants, les modifiants chocs, les agents tensioactifs, les pigments, les azurants, les anti-oxydants, les cires naturelles et leurs mélanges.

Parmi les charges, on peut notamment citer la silice, le noir de carbone, les nanotubes de carbone, le graphite expansé, l'oxyde de titane ou encore les billes de verre.

De préférence, cet additif sera d'origine renouvelable toujours selon la norme ASTM D6866.

Si, à l'exception de l'acide N-heptyl-11 -aminoundécanoïque, les dimères d'acides gras et les diamines cycloaliphatiques, les comonomères ou produits de départ envisagés dans la présente description (aminoacides, diamines, diacides) sont effectivement linéaires, rien n'interdit d'envisager qu'ils puissent en tout ou partie être ramifiés, cycloaliphatiques, partiellement insaturés, aromatiques ou encore arylaromatiques.

On notera en particulier que le diacide carboxylique en C18 peut être l'acide octadécanedioïque, qui est saturé, ou bien l'acide octadécènedioïque, qui présente quant-à-lui une insaturation.

Le copolyamide selon l'invention ou encore la composition selon l'invention peut être utilisé(e) pour constituer une structure.

Cette structure peut être monocouche lorsqu'elle n'est formée que du copolyamide ou que de la composition selon l'invention.

Cette structure peut également être une structure multicouche lorsqu'elle comprend au moins deux couches et que l'une au moins des

différentes couches formant la structure est formée du copolyamide ou de la composition selon l'invention.

La structure, qu'elle soit monocouche ou multicouche, peut notamment se présenter sous la forme de fibres, d'un film, d'un tube, d'un corps creux, d'une pièce injectée.

Le copolyamide selon l'invention ou encore la composition selon l'invention peut avantageusement être utilisé(e) pour la fabrication de lentilles, en particulier de lentilles optiques, de verres de lunettes, de montures de lunettes. L'utilisation du copolyamide ou de la composition selon l'invention peut également être envisagée pour tout ou partie d'éléments de biens d'équipements électriques et électroniques tels que téléphone, ordinateur, systèmes multimédias.

Les copolyamides et compositions de l'invention peuvent être fabriqués selon les procédés habituels décrits dans l'art antérieur. On se référera en particulier au document DE 4318047 ou US 6 143 862.

Le procédé de préparation d'un copolyamide selon l'invention répondant à la formule A/(diamine). (diacide en Cw), comprend au moins une étape de polycondensation de tout ou partie des (co)monomères choisis parmi A, une diamine cycloaliphatique et un diacide en Cw, étant noté qu'au moins un des (co)monomères choisis parmi A et le diacide en Cw est obtenu en tout ou partie à partir de matières premières renouvelables ou bioressourcées selon la norme ASTM D6866.

Le procédé de préparation d'un copolyamide selon l'invention répondant à la formule A/(diamine). (diacide en Cw) /(diamine en Ct) (diacide en Cu), comprend au moins une étape de polycondensation de tout ou partie des (co)monomères choisis parmi A, une diamine cycloaliphatique, une diamine en Ct et des diacides en Cw et Cu, étant noté qu'au moins un des (co)monomères choisis parmi A, le diacide en Cw, la diamine en Ct et le diacide en Cu est obtenu en tout ou partie à partir de matières premières renouvelables selon la norme ASTM D6866.

Les procédés de préparation des copolyamides comprenant deux ou trois motifs distincts tels que mentionnés ci-dessus sont bien évidemment transposables aux procédés de préparation de copolyamides qui comporteraient plus de 3 motifs distincts. Tous ces procédés comprennent en outre au moins une étape d'obtention d'au moins un des (co)monomères choisis parmi A, le diacide en Cw et, le cas échéant, la diamine en Ct et le diacide en Cu, en tout ou partie à partir de matières premières renouvelables selon la norme ASTM D6866, cette étape d'obtention étant préalable à l'étape de polycondensation proprement dite.

La présente invention va être maintenant décrite dans les exemples ci- dessous, de tels exemples étant donnés à but uniquement illustratif, et bien évidemment non limitatif.

Préparation de différents copolvamides (essais A à S) Les monomères utilisés en tout ou partie dans les essais A à S sont les suivants :

- l'acide 11-aminoundécanoïque (noté A11 dans le Tableau 1 ) fourni par la Société ARKEMA, CAS 2432-99-7

- la bis-(3-méthyl-4-aminocyclohexyl)-méthane (notée MACM dans le Tableau 1 ) commercialisée sous la dénomination Laromin ^® C260 par la Société

BASF, CAS 6864-37-5

- la p-bis(aminocyclohexyl)-méthane (notée PACM20 dans le Tableau 1 ), comprenant 21 % massique d'isomères trans/trans, commercialisée sous la dénomination Amicure ^® par la Société AIR PRODUCTS, CAS 1761 -71 -3 - la p-bis(aminocyclohexyl)-méthane (notée PACM50 dans le Tableau 1 ), comprenant 50% massique d'isomères trans/trans, commercialisée par la Société FLUKA, CAS 1761 -71-3

- l'acide dodécanedioïque (noté DC12 dans le Tableau 1 ) commercialisé par la Société INVISTA, CAS 693-23-2 - l'acide sébacique (noté DC10 dans le Tableau 1 ) commercialisé par la Société SUN CHEMIE, CAS 111 -20-6

- la décanediamine (notée DA10 dans le Tableau 1 ), commercialisée par la Société SUN CHEMIE, CAS 646-25-3

- l'hexaméthylènediamine ou hexanediamine (notée HDMA dans le Tableau 1 ), commercialisée par la Société RHODIA, CAS 124-09-4. - La métaxylylènediamine (notée MXDA dans le tableau 1 ) commercialisée pas la Société Mitsubishi Gas Chemical, CAS 1477-55-0.

- Le lauryllactame commercialisé par la Société Arkema, CAS 947-04-6.

Différents homopolyamides et copolyamides ont été préparés à partir de 2, 3 ou 4 monomères en mélange avec plusieurs additifs selon les compositions particulières (Exemples A à S) données dans le Tableau 1.

Le procédé de préparation, transposable pour l'ensemble des Exemples A à S, va maintenant être décrit de manière détaillée pour l'Exemple A.

Il est précisé que les teneurs pondérales en additifs indiquées ci- dessous sont applicables pour l'ensemble des Exemples A à S.

La composition de l'Exemple A comprend les monomères et additifs (acide benzoïque, acide hypophosphoreux, Irganox ^® 1098 qui est un antioxydant commercialisé par la Société CIBA, eau déminéralisée) suivants, dans les teneurs pondérales suivantes : - 7,35 kg d'acide aminoundécanoïque (36,51 mol)

- 12,3 kg d'acide décanedioïque (60,82 mol)

- 14,58 kg de MACM (61 ,16 mol)

- 72,17 g d'acide benzoïque (0,59 mol)

- 35 g d'lrganox ^® 1098 - 8,75 g d'acide hypophosphoreux (H ₃ PO ₂ )

- 525 g d'eau distillée

Cette composition est introduite dans un réacteur autoclave de 92 I qui, une fois fermé, est chauffé sous agitation à 260 ⁰ C. Après une phase de maintien sous pression autogène pendant 2 heures, la pression est alors diminuée en 1 ,5h jusqu'à la pression atmosphérique. Le réacteur est alors dégazé pendant environ 1 h à 280 ⁰ C par un balayage d'azote.

L'homopolyamide ou copolyamide obtenu est alors extrudé sous forme de joncs, refroidi dans un bac à eau à température ambiante, puis granulé.

Les granulés obtenus sont ensuite séchés à 80 ⁰ C pendant 12h sous vide, pour atteindre une teneur en humidité inférieure à 0,1 %. Evaluation des homopolvamides et copolvamides des Exemples A à S

Les températures de transition vitreuse (notées Tg), ainsi que les enthalpies de fusion (en J/g) ont été mesurées en seconde chauffe par DSC selon la norme ISO 11357 avec des vitesses de chauffe et de refroidissement de 20°C/min. Les mesures obtenues ont été reportées dans le Tableau 1 représentant ainsi la teneur %C _O rgrenouv calculée pour chacun des homopolyamides ou copolyamides des Exemples A à S.

Les copolyamides des Exemples A à E et H à S sont conformes à l'invention, dans le sens où la teneur %C _or grenouv est bien strictement supérieure à O.

En outre, les Exemples A a C, H à L et O à S sont en plus transparents.

On note par ailleurs que les températures de transition vitreuse peuvent varier, dans les Exemples A à E et H à S conformes à l'invention, entre 50 ⁰ C et

134°C, ce qui permet à l'homme de l'art d'adapter la formulation des compositions en fonction de la Tg recherchée, si ce dernier critère est considéré comme important.

Cette remarque est bien évidemment également valable pour les compositions selon les Exemples A à C, H à L et O à S, qui sont conformes à l'invention et de surcroît transparentes, et dont les Tg varient entre 60 ⁰ C et 134°C.

De manière générale, des Tg supérieures ou égales à 110 ⁰ C permettent d'envisager des applications, pour les objets obtenus à partir des

copolyamides et des compositions conformes à l'invention, pour lesquels la tenue thermomécanique à hautes températures, par exemple à partir de 60 ⁰ C, est avantageuse.

Comparaison des teintes entre des formulations de copolvamides selon l'invention (Exemples T à V) :

Composition des copolyamides des exemples T à V :

Exemple T :

- 8.05 kg de lauryllactame (40.80 moles)

- 12.37 kg acide décanedioïque (61.16 moles) - 14.58 kg de BMACM (61.16 moles)

- 72.17 g acide benzoïque (0.59 moles) - 35 g Irganox 1098

- 3.5 kg eau distillée Exemple U : - 3.56 kg décanediamine (20.66 moles)

- 16.69 kg acide décanedioïque (82.53 moles) - 14.75 kg de BMACM (61.88 moles)

- 72.17 g acide benzoïque (0.59 moles) - 35 g Irganox 1098 - 525 g eau distillée

Exemple V :

- 8.16 kg acide aminoundécanoïque (40.51 moles) - 12.32 kg acide décanedioïque (60.92 moles)

- 14.52 kg de BMACM (60.92 moles) - 72.17 g acide benzoïque (0.59 moles)

- 35 g Irganox 1098

- 525 g eau distillée

Les exemples U et V sont fabriqués suivant le procédé général décrit précédemment pour l'exemple A, avec les compositions précédentes U et V. Le procédé utilisé dans le cas de l'exemple T est le suivant :

Un réacteur autoclave de 92 L est rempli avec 8.05 kg de lauryllactame (40.80 moles), 12.37 kg d'acide décanedioïque (61.16 moles), 14.58 kg de

BMACM (61.16 moles), 72.17 g d'acide benzoïque (0.59 moles), 35 g d'Irganox 1098, et 3.5 kg d'eau distillée. L'autoclave est alors fermé et chauffé sous agitation à 280 ⁰ C. Après une phase de maintien sous pression autogène de 3h, la pression est diminuée en 1.5h jusqu'à la pression atmosphérique, puis le réacteur est dégazé pendant environ 1 h à 280 ⁰ C par un balayage d'azote.

On obtient les copolyamides suivants correspondant respectivement aux exemples T, U et V selon l'invention :

- PA10.10/B.10 (comprenant 54 % de C organiques renouvelables)

- PA12/B.10 (30 % de C organiques renouvelables)

- PA11/B.10 (54 % de C organiques renouvelables)

Le Yl (yellow index, indice de jaune) a été mesuré selon la norme ASTM E313 sur des plaques de 2 mm d'épaisseur. Il est représenté dans le tableau 2 suivant.

Tableau 2

Classés du plus jaune au moins jaune, on trouve : 12/B.10 > 10.10/B.10 >

1 1/B.10

Conclusion : Des exemples T à V, c'est le PA 11/B.10 qui présente l'indice de jaune le plus faible.

Mesure de la résistance à la fissuration sous contrainte dans l'éthanol : Afin de déterminer la résistance à la fissuration sous contrainte (stress cracking), des éprouvettes IFC injectées sont soumises à différentes déformations (jusqu'à 2.99 %) et immergées selon la norme ISO 22088 pendant 24h dans l'éthanol à température ambiante. La déformation indiquée dans le tableau 3 suivant correspond à celle pour laquelle il y a casse de l'éprouvette. Cette mesure reflète notamment la capacité du polyamide à résister aux

traitements de surface (lingettes nettoyantes, solvants comprenant de l'éthanol).

Tableau 3

Dans ces conditions de déformation, on remarque que le PA 11/B.10 ne casse pas. La résistance au stress cracking du PA11/B.10 (Exemple A selon l'invention) est meilleure que celle des homopolyamides PA B.14 et PA B.12 (exemples comparatifs) dans l'éthanol.

Mesure de l'indice de réfraction (n) de ces mêmes éprouvettes:

L'appareil utilisé est un réfractomètre d'Abbe de marque Krϋss. On utilise du bromonaphtalène entre le prisme et l'échantillon pour permettre un bon contact entre le prisme et l'éprouvette à étudier.

- B.14 -> n = 1 ,507 - B.12 -> n = 1 ,510

- 11/B.10 ~> n = 1 ,511

Le PA 11/B.10 présente un indice de réfraction équivalent à celui du B.12 et supérieur e celui du PA B.14.

Pour des applications de type lentilles optiques et verres de lunettes, l'utilisation de PA11/B.10 selon l'invention est donc nettement avantageuse : En plus d'être transparent, le PA11/B.10 présente un indice de réfraction de 1 ,511 ; un très faible indice de jaune et une excellente résistance à la fissuration sous contrainte dans l'éthanol.

A l'exception des diamines cycloaliphatiques et des lactames, les aminoacides, diamines et diacides cités dans la présente demande de brevet

sont à ce jour connus pour pouvoir être issus de matière première renouvelable au sens de la norme ASTM D6866.

Bien entendu, la présente demande entend également couvrir les copolyamides qui pourront être obtenus à partir d'aminoacides, de lactames, de diamines et/ou diacides, notamment de diamines cycloaliphatiques, pour lesquels seront développées, dans le futur, des voies de synthèse à partir de matières premières renouvelables (bioresourcées) selon ladite norme ASTM D6866.

Par ailleurs, ont été explicitement décrit des copolyamides comprenant deux ou trois motifs distincts. Rien n'interdit toutefois d'envisager des copolyamides comprenant plus de trois motifs distincts, par exemple quatre ou cinq motifs distincts, chacun de ces motifs multiples étant obtenu soit à partir d'un aminoacide, soit à partir d'un lactame, soit répondent à la formule (diamine). (diacide), les différents motifs étant strictement distincts deux à deux et sous réserve que la teneur %C _O rgrenouv déterminée par l'équation (I) énoncée ci-dessus soit strictement supérieure à 0.