Impact du photo-vieillissement sur l'architecture macromoléculaire : utilisation de sondes fluorescentes

Impact of photo-ageing on macromolecular architecture : use of fluorescent probes

• Auteur / Autrice : Eric Aimé Poutougnigni
• Direction : Pierre-Olivier Bussière, Sandrine Thérias
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Théorique, Physique, Analytique
• Date : Soutenance le 19/12/2019
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences fondamentales (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Chimie de Clermont-Ferrand (Aubière, Puy-de-Dôme ; 2012-....)
• Jury : Président / Présidente : Geneviève Chadeyron
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marianne Cochez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pascal Wong-Wah-Chung, Xavier Colin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photodégradation

Polymères

Sondes fluorescentes

Mots clés libres

Sondes fluorescentes

Photovieillissement

Excimère

Imprégnation

Polarité

Réseau de maille

Architecture macromoléculaire

Fluorescent probes

Photoageing

Excimer

Impregnation

Polarity

Mesh network

Macromolecular architecture

Résumé

L’objectif de ce travail est de proposer une nouvelle méthodologie basée sur l’utilisation des sondes fluorescentes pour caractériser l'impact du photovieillissement sur l'architecture macromoléculaire des matériaux polymères. Des sondes fluorescentes telles que le Prodan® et le pyrène, sensibles à des changements de polarité, ou le naphtalène présentant une fluorescence d’excimère ont été imprégnées dans des films de polymères avant et après photooxydation. La polarité et sa modification dans les matrices d’EPDM, de XLPE (PE réticulé) et de PKHJ® a pu être caractérisée. Une modification de l’intensité et un déplacement de la longueur d’onde au maximum d’émission du Prodan® a permis de caractériser la formation de photoproduits d’oxydation polaires dans les polymères. La fluorescence d’excimère du naphtalène dans un EPDM réticulé ou photooxydé a permis de caractériser la modification de l’architecture macromoléculaire au cours du vieillissement. Cette technique montre un seuil de détection plus faible que celui de la thermoporosimétrie couramment utilisée pour la caractérisation des réseaux denses. Cette technique utilisant une sonde fluorescente se révèle être très complémentaire des techniques classique dites de solubilité (fraction de gel, gonflement…).

This work aimed to establish a new methodology based on the use of fluorescent probes to characterize and measure the impact of photoageing on the macromolecular architecture of polymer materials. Fluorescent probes such as Prodan® and pyrene, sensitive to changes in polarity, or naphthalene exhibiting excimer fluorescence have been impregnated in polymer films before and after photooxidation. The polarity and its modification in the matrices of EPDM, XLPE (cross-linked PE) and PKHJ® could be characterized. A modification of the intensity and a shift of the wavelength to the maximum emission of Prodan® made it possible to characterize the formation of polar oxidation photoproducts in polymers. The excimer fluorescence of naphthalene in a cross-linked or photo-oxidized EPDM made it possible to characterize the modification of the macromolecular architecture during ageing. This technique shows a lower detection threshold compared to the thermoporosimetry commonly used for the characterization of dense networks. This technique using a fluorescent probe proves to be very complementary to conventional techniques known as solubility (gel fraction, swelling, etc.).