Synthesis and Photopolymerization of Novel Perfluoropolyalkylethers

par Céline Bonneaud

Thèse de doctorat en Chimie et physico-chimie des matériaux

Soutenue le 27-09-2019

à Montpellier , dans le cadre de Sciences Chimiques (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-....) , en partenariat avec Institut Charles Gerhardt (Montpellier) (laboratoire) .

  • Titre traduit

    Synthèse et Photopolymérisation de Nouveaux Perfluoropolyalkyléthers


  • Résumé

    Depuis des années, les perfluoropolyalkyléthers (PFPAEs) ont démontré de multiples facettes. Ils sont utilisés dans de nombreux secteurs et actuellement en recherche dans de multiples secteurs de pointe comme l’imagerie médicale (IRM), les réacteurs microfluidiques, les vitrimères ou encore pour des revêtements haute-performance. Ma thèse s’inscrit dans le cadre du projet européen PhotoFluo. Ce projet est partagé entre trois équipes de recherche : Trinity Western University (Langley, Canada), Politecnico di Torino (Turin, Italie) et l’Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier. Le but du projet est de synthétiser des polymères fluorés de type PFPAEs, téléchéliques par ouverture de cycle anionique. Ensuite, ces produits sont fonctionnalisés pour obtenir des bouts de chaîne capables de réagir sous rayonnement UV. Après avoir réalisé un état de l’art de ces polymères fluorés appelés perfluoropolyalkyléthers, nous nous sommes consacrés à la synthèse et photopolymérisation d’esters α,β-insaturés en copolymérisation avec des éthers vinyliques et la synthèse et homo-photopolymérisation des maléimides ainsi que leur copolymérisation avec des éthers vinyliques. Leurs photopolymérisations respectives en tant qu’additifs ou seuls, ont permis de démontrer que ces nouveaux PFPAEs sont convertis aussi rapidement que leurs équivalents méthacrylates et même sans photoamorceur. Leur tenue thermique ainsi que leurs propriétés de surface ont été étudiées et prouvées être similaires ou supérieures aux systèmes précédents. Les maléimides ont par exemple démontré une très bonne tenue thermique pour être utilisés en tant que réacteur microfluidique à plus haute température. Dans le cadre du projet PhotoFluo, nous nous sommes aussi attardés sur la synthèse de monomères téléchéliques fluorés, la synthèse de monoépoxyde et diépoxyde pour la photopolymérisation par voie cationique, la purification par chromatographie de différents monomères photoréticulables et pour finir la synthèse de méthacrylates multifonctionnels en vue de leur photolithographie. Pour finir, afin d'élargir le champ d'application de nos perfluoropolyalkyléthers maléimides précédemment synthétisés, ces derniers ont été testés en vue d'une potentiellement application en tant que revêtement auto-cicatrisant par réaction de Diels-Alder.


  • Résumé

    For years, perfluoropolyalkylethers (PFPAEs) demonstrated to be useful for a plethora of applications in numerous fields and are still under investigation for advanced technology materials for medical imaging, microfluidic devices, vitrimers or also high-performance coatings. This PhD thesis was realized in the framework of the PhotoFluo European project. This project is divided into three research teams: Trinity Western University (Langley, Canada), Politecnico di Torino (Torino, Italy) and ENSCM. The aim of the project is to synthesize telechelic PFPAEs by anionic ring-opening. Then, these products were functionalized to obtain photocurable substituents. After a review of the synthesis, properties, functionalization and applications, we devoted to the synthesis and photopolymerization of α,β-unsaturated esters in copolymerization with vinyl ethers and the synthesis and photo-homopolymerization of maleimides as well as their copolymerization with vinyl ethers. Their photopolymerization neat or as additives, demonstrated that these novel PFPAEs were able to photopolymerize as fast as their already used methacrylates homologues and even without photoinitiator. Their thermal stability as well as their surface properties were investigated and revealed to similar or superior than previous systems. For example, maleimide PFPAEs displayed an excellent thermal stability to be employed as microfluidic devices for high temperature reactions. In the PhotoFluo project, we focused on the synthesis of monoepoxy and diepoxy for the photopolymerization by cationic processes, the purification by chromatography of photocurable PFPAEs and finally, the synthesis of multifunctional methacrylate in view of photolithographic processes. To explore new horizons for our previously synthesized maleimide PFPAEs, these ones have been tested as potential self-healable coatings.



Le texte intégral de cette thèse sera accessible sur intranet à partir du 01-09-2024

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