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Systèmes photocatalytiques rédox pour la fabrication de réseaux polymères interpénétrés (IPNs) sous lumière visible
Résumé
Les polymères sont très utilisés dans l’industrie en raison, par exemple, de leur facilité d’obtention, leur compatibilité chimique et de leurs propriétés mécaniques.
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La photopolymérisation présente de nombreux avantages face aux processus de polymérisation conventionnels fondés sur une activation thermique notamment en termes de température de travail ou de contrôle spatial et temporel de la réaction. Dans ce projet de doctorat, la photopolymérisation est employée afin de réaliser la synthèse in situ et simultanée de réseaux interpénétrés de polymères (IPNs) à partir d’un mélange de monomères de nature différente. Des systèmes photoamorceurs sous lumière visible et à trois composants ont ainsi été développés et étudiés pour amorcer les photopolymérisations radicalaires et cationiques. Ces nouveaux systèmes photoamorceurs fondés sur une approche de photocatalyse rédox font intervenir des molécules présentant potentiellement un caractère de fluorescence retardée thermiquement activée comme photoamorceurs : soit des molécules organiques, soit des molécules organométalliques (complexes de cuivre (I) ou complexes hétérobimétalliques de fer et de cuivre). En plus d’une caractérisation des systèmes photoamorceurs et de leurs performances pour l’amorçage des réactions de polymérisation, des caractérisations des propriétés finales des IPNs acrylate/époxy obtenus, tels que les propriétés mécaniques, le retrait et le gonflement, ont été réalisées. Elles ont montré la possibilité d’adapter ces propriétés en modifiant la composition du mélange initial de monomères à partir duquel les réseaux interpénétrés de polymères sont formés..Polymers are widely used in industry because of their ease of production, chemical compatibility and mechanical properties. Photopolymerization has many advantages over conventional polymerization processes based on thermal activation, especially in terms of working temperature or spatial and temporal control of the reaction. In this PhD project, photopolymerization is used to achieve the in situ and simultaneous synthesis of interpenetrated polymer networks (IPNs) from a blend of different nature monomers. Three-component visible light photoinitiating systems have been developed and studied to initiate radical and cationic photopolymerizations. These new photoinitiating systems based on a photoredox catalysis approach use molecules potentially presenting a thermally activated delayed fluorescence character as photoinitiators: either organic molecules or organometallic molecules (copper (I) complexes or heterobimetallic complexes of iron and copper). In addition to the characterization of the photoinitiating systems and their performances for the initiation of photopolymerization reactions, characterizations of the final properties of the obtained acrylate/epoxy IPNs, such as mechanical properties, shrinkage and swelling, have been performed. They showed the possibility to adapt these properties by modifying the composition of the initial monomer blend from which the interpenetrating polymer networks are formed.
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