Synthèse de nouveaux additifs pour peinture : applications aux peintures polyurethane et epoxy et impact sur les propriétés des films

Synthesis of new additives for paints : application to polyurethane and epoxy paints and impact on films properties

• Auteur / Autrice : Jérémy Longlade
• Direction : Christelle Delaite
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux
• Date : Soutenance le 08/10/2015
• Etablissement(s) : Mulhouse
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Photochimie et d'Ingenierie Macromoleculaires (LPIM) - EA 4567

Mots clés

Mots clés contrôlés

Additifs

Résines époxydes

Polyuréthanes

Peinture industrielle

Mots clés libres

Additifs

Peinture

Polymérisation par ouverture de cycle

Agents dispersants

Promoteurs d'adhésion

Polyuréthane

Epoxy

Propriétés mécaniques

Additives

Painting

Cycle opening polymerization

Dispersing agents

Membership promoters

Polyurethane

Epoxy

Mechanical properties

Résumé

Cette thèse en partenariat industriel s’intéresse aux peintures polyuréthane et époxy utilisées à des fins protectrices pour des applications ferroviaires. L’objectif de ce projet est de développer de nouveaux additifs spécifiques à ces peintures afin d’améliorer les propriétés mécaniques et adhésives des films sur acier, tout en gardant une bonne dispersion des charges minérales présentes dans la formulation. Des additifs polymères ont été développés. Ces polymères miscibles avec la résine ont été synthétisés par polymérisation cationique (technique du monomère activé) ou anionique coordinée, et présentent différents degrés de polymérisation. Ces polymères sont fonctionnalisés d’une part par un groupement réactif vis-à-vis des charges minérales afin d’assurer leur dispersion, et d’autre part par un groupement réactif vis-à-vis de la résine (polyuréthane ou époxy) afin d’optimiser les propriétés mécaniques des films finaux par ancrage des charges au réseau. Des études par analyses thermogravimétrique et granulométrie laser ont permis de sélectionner les additifs les plus pertinents et de mettre en évidence leur efficacité sur la désagglomération des charges, notamment par rapport aux dispersants commerciaux actuellement utilisés. Des essais mécaniques sur des films de peintures libres ont montré l’impact positif des additifs sur les propriétés mécaniques et adhésives des films sur acier, tant pour les peintures polyuréthane que pour les peintures époxy. Ces nouveaux additifs jouent donc le rôle d’agent dispersant et de promoteur d’adhésion.

Polyurethane and epoxy paints are used in rail applications for protective purposes. The aim of this Ph.D thesis was to develop new additives to improve mechanical and adhesive properties of polyurethane and epoxy paints on steel, keeping good dispersion of pigments and fillers present in paint formulation. Additives were designed as dispersing agents. A polymer which is miscible with the resin paint is synthesized by ring-opening polymerization with different polymerization degrees. Post-modifications were realized to introduce reactive functions ensuring the dispersion of fillers and pigments, and to optimize mechanical properties of paint films (anchoring fillers and pigment to the resin). Thermogravimetry analysis and dynamic light scattering were used to select the best additives and to underline their efficiency on the deagglomeration of pigments and fillers, especially compared to commercial dispersing agents currently used. Mechanical tests highlight that new additives enhanced mechanical and adhesives properties of paint films on steel, both for polyurethane and epoxy paints. Additives, designed as coupling agents, are used at as dispersing agents and adhesion promoters.