This study provides a comprehensive quantitative comparison of three structurally distinct epoxy prepolymers—cycloaliphatic, novolac, and bis-aromatic (BADGE)—cured with a single hardener, methyl nadic anhydride (MNA), and catalyzed by 1-methylimidazole under strictly identical stoichiometric and thermal conditions. Each formulation was optimized in terms of epoxy/anhydride ratio and catalyst concentration to ensure meaningful cross-comparison under representative cure conditions. A multi-technique approach combining differential scanning calorimetry (DSC), dynamic rheometry, and thermogravimetric analysis (TGA) was employed to jointly assess cure kinetics, network build-up, and long-term thermal stability. DSC analyses provided reaction enthalpies and glass transition temperatures (Tg) ranging from 145 °C (BADGE-MNA) to 253 °C (cycloaliphatic ECy-MNA) after stabilization of the curing reaction under the chosen thermal protocol, enabling experimental fine-tuning of stoichiometry beyond the theoretical 1:1 ratio. Isothermal rheology revealed gel times of approximately 14 s for novolac, 16 s for BADGE, and 20 s for the cycloaliphatic system at 200 °C, defining a clear hierarchy of reactivity (Novolac > BADGE > ECy). Post-cure thermomechanical performance and thermal aging resistance (100 h at 250 °C) were assessed via rheometry and TGA under both dynamic and isothermal conditions. They demonstrated that the novolac-based resin retained approximately 93.7% of its initial mass, confirming its outstanding thermo-oxidative stability. The three systems exhibited distinct trade-offs between reactivity and thermal resistance: the novolac resin showed superior thermal endurance but, owing to its highly aromatic and rigid structure, limited flowability, while the cycloaliphatic resin exhibited greater molecular mobility and longer pot life but reduced stability. Overall, this work provides a comprehensive and quantitatively consistent benchmark, consolidating stoichiometric control, DSC and rheological reactivity, Tg evolution, thermomechanical stability, and degradation behavior within a single unified experimental framework. The results offer reliable reference data for modeling, formulation, and possible use of epoxy–anhydride thermosets at temperatures above 200 °C.

This paper presents a study of the thermal and rheological properties of isosorbide, showing that its degradation temperature (around 100 °C) is much lower than values previously proposed in the literature. Furthermore, remarkable calorimetric and viscoelastic behaviors, with features usually observed in semi-crystalline systems are presented. The onset of the melting is measured at 45 °C, while a glass transition occurs at −45 °C, followed by cold crystallization. Wide-angle X-ray diffraction confirmed the coexistence of crystalline domains and an amorphous fraction, which behaves as a molecular glass, with an estimated crystallinity of approximately 70%. Thermogravimetric analyses conducted under both air and nitrogen and at multiple heating rates, in line with ICTAC recommendations, established the robustness of the 100 °C degradation onset. These findings provide new structure–property relationships for isosorbide and open up new avenues for further research and development in this area.

Le développement de nouveaux monomères à base de ressources renouvelables est un sujet porteur dans la science des matériaux, mais aussi dans l'industrie en particulier quand il est en mesure d'associer de bonnes performances ultimes avec les exigences de faible toxicité et un impact environnemental limité. Néanmoins, une application à l'échelle industrielle nécessite l'utilisation de ressources renouvelables à faible coût et disponible en grandes quantités. Menée dans ce cadre scientifique, notre étude a pour but de développer une nouvelle classe de prépolymères glycolipidiques époxydés (PGE) en combinant lipo- et glycochimie selon une approche graduelle. La polyvalence de notre méthodologie a permis la production de diverses structures chimiques. La variété des diols a permis la préparation de BisGlucosidesX peracétylés (BGX(OAc)8) ayant des espaceurs flexibles ou rigides par O-glycosylation. L'utilisation de l'hydroquinone de pKa le plus faible a permis la production de BisGlucosideHydroquinone octaacétate (BGH(OAc)8) à juste titre plus facile à obtenir par rapport aux autres diols où des mélanges complexes ont été observés. Le BGH(OAc)8 a été transformé en BGH polyesters d'acides gras (BGHn) par greffage d'esters méthylique d'acides gras insaturés (EMAG) selon une procédure d'interestérification sans solvant et une seule étape. Enfin, l'époxydation des BGHn a été réalisée par l'acide peracétique en présence de résine échangeuse d'ion afin de produire les BGHnE. Les caractéristiques chimiques de tous ces prépolymères ont été étudiées par différentes techniques analytiques (MALDI MS, FTIR et RMN...). Leurs propriétés physico-chimiques ont été explorées par des moyens de thermogravimétrie, calorimétrie et de rhéométrie dynamique afin d'établir des relations structure-propriétés fiables. Ces dernières techniques ont été retenues pour définir les conditions optimales de réticulation des BGHnE avec l'IPDA (ou MHHPA) et utilisées pour évaluer les propriétés finales des matériaux durcis. La caractérisation structurale des différents BGHnE a montré que ces prépolymères étaient des mélanges de polyesters avec des degrés de substitution compris entre 6 et 8. La fonctionnalité époxy par molécule a été évaluée comme comprise entre 8 et 16 selon la nature de chaînes lipidiques utilisées. Ensuite, différentes formulations thermodurcissables ont été préparées dans des conditions stœchiométriques en mélangeant chaque type de BGHnE avec l'IPDA ou le MHHPA. Les analyses de DSC ont été réalisées sur chaque système afin de définir les domaines de température caractéristique de leurs réticulations. Complété par des expériences rhéologiques cinétiques, elles ont montré que les mélanges les plus réactifs sont ceux basés sur les BGHnE avec le MHHPA et catalysées par le 1-méthylimidazole. Après réticulation, cette classe de systèmes a présenté une valeur minimale de Tg proche de 52 ° C (chaînes oléique) et jusqu'à 140 °C (chaînes linoléique). Si les performances thermomécaniques se sont révélées être dépendantes de la fonctionnalité du prépolymère, le paramètre principal a été identifié comme étant la distance entre les groupes oxirane. Enfin, la nature du « cœur polyol » a été trouvée comme de première importance en considérant d'autres réseaux époxy tels que la génération de Sucrose PolyEsters d'acides gras époxydés (SPEnE) initialement développés par Webster sur la base de composés commerciaux (Sefose®, P&G). L'approche proposée ici pour développer une nouvelle génération de PGE sans bisphénol A et sans épichlorhydrine a été trouvé à la fois polyvalente et efficace afin de concevoir une large gamme de matériaux. Les propriétés ultimes des matériaux peuvent être modulées en modifiant différents paramètres d'influences tels que la structure du cœur central, la nature des chaînes lipidiques ou le type de durcisseur. Certaines formulations ont été identifiées comme des substituts potentiels aux résines thermodurcissables à base de pétrole.