Synthèse, caractérisation, étude des performances de polymères à blocs utilisés comme liants de peintures anti-salissures marines

par The-Hy Duong

Thèse de doctorat en Chimie et physico-chimie des polymères

Sous la direction de André Margaillan et de Christine Bressy.

Soutenue le 27-05-2014

à Toulon , dans le cadre de École doctorale Mer et Sciences (Toulon) , en partenariat avec Laboratoire Matériaux Polymères Interfaces Environnement Marin (Toulon) (laboratoire) et de Mapiem (laboratoire) .

Le président du jury était Bruno Ameduri.

Le jury était composé de André Margaillan, Christine Bressy, Maud Save, Isabelle Linossier.

Les rapporteurs étaient Maud Save, Isabelle Linossier.


  • Résumé

    L’objectif de ces travaux est de synthétiser des copolymères diblocs et triblocs à base d'unités monomères méthacrylate de tert-butyldiméthylsilyle et diméthylsiloxane. Le choix de ces unités monomères repose sur l'élaboration de films polymères hydrolysables dans le milieu marin et de faible énergie libre de surface, respectivement. Ces polymères ont été caractérisés puis utilisés comme liants dans la formulation de peintures anti-salissures marines SPC/FRC hybrides. Les performances des revêtements obtenus ont alors été comparées aux deux types de revêtements anti-salissures marines disponibles sur le marché : - les revêtements auto-polissants (Self-polishing copolymer, SPC), à base de liants polymères hydrolysables, efficaces par relargage de biocides dans le milieu marin et par érosion, mais toxiques pour l’environnement ; - les revêtements Fouling Release" (FRC), hydrophobes à base de silicone, et non toxiques, qui limitent la force d’adhésion des salissures mais sans efficacité en mode statique.Le procédé de polymérisation RAFT a été employé afin de synthétiser des polymères avec des architectures, des compositions et des masses molaires contrôlées. Des macro-agents de transfert de chaîne à base de poly(diméthylsiloxane)s ont été préalablement synthétisés à partir de poly(diméthylsiloxane)s mono et di-hydroxylés, de masses molaires 1000 , 5000 et 10000 g.mol-1. Trois séries de copolymères ont été préparées avec des masses molaires allant de 12000 à 60000 g.mol-1 et des teneurs en unités diméthylsiloxanes allant de 3% à 57%.Les propriétés de prise en eau, d'érosion (type SPC) et de mouillabilité (type FRC) ont été étudiées pour les liants seuls et les revêtements formulés avec et sans biocides. L'évolution de l'hydrophobie de surface des revêtements pendant leur immersion en eau de mer artificielle a été suivie. L'efficacité anti-adhésion bactérienne d'une série de copolymères, sous forme de vernis et de revêtements formulés, a été étudiée vis-à-vis de deux souches de bactéries marines. Enfin, l’efficacité anti-salissure marine des vernis et des revêtements formulés avec et sans biocides a été évaluée lors d'une immersion in-situ en Mer Méditerranée pendant 16 mois au maximum.

  • Titre traduit

    Synthesis, characterization, performances of block copolymers as binders for marine antifouling paints


  • Résumé

    The aim of this study is to synthesize diblock and triblock copolymers based on tert-butyldimethylsilyl methacrylate and dimethylsiloxane monomer units. These monomer units have been selected to elaborate polymer films both hydrolysable in the marine environment and with a low surface energy. These copolymers have been fully characterized and have been formulated to develop FRC/SPC hybrid antifouling coatings. The performances of these new coatings have been compared to the two main types of antifouling coatings on the market:- the Self-Polishing coatings (SPC), based on hydrolysable polymer binders with an efficiency relied on the release of biocides in the marine environment and the erosion of the coating. Unfortunately, these coatings toxic for the marine environment;- the Fouling Release Coatings (FRC), based on hydrophobic and non-toxic silicone-based coatings which limit the adhesion strength of fouling organisms. Nevertheless, they are not efficient during idle periods. Block copolymers with controlled architecture, chemical composition and molar masses have been synthesized via the RAFT process from poly(dimethylsiloxane)-based chain transfer agents. These macro-chain transfer agents have been previously prepared from mono- and di-hydroxylated poly(dimethylsiloxane)s with molar masses of 1,000, 5,000 and 10,000 g.mol-1. Three series of copolymer have been synthesized with molar masses ranging from 12,000 to 60,000 g.mol-1 and a mass content of dimethylsiloxane units ranging from 3% to 57%. The water uptake, the erosion properties (SPC type) and the hydrophobicity (FRC-type) have been studied for both the binders and the coatings formulated with and without biocides. The evolution of the hydrophobic properties of the coatings' surface has been investigated during their immersion in artificial seawater. The anti-adhesion properties of one series of copolymers have been investigated toward two marine bacterial strains. Then, the antifouling efficiency of the binders and the coatings formulated with and without biocides has been evaluated during their in-situ immersion in the Mediterranean Sea for 16 months at a maximum.

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