Chimie des Radicaux Silyles: Application aux polymères

Les procédés de photopolymérisation connaissent un développement important avec des applications considérables dans le milieu industriel. L'étape d'amorçage photochimique, comparée aux procédés thermiques traditionnels, permet de réaliser une polymérisation extrêmement rapide (quelques secondes tout au plus) avec, de plus, la possibilité de polymériser dans des régions spatialement contrôlées. Ces méthodes sont ainsi moins coûteuses en énergie que leurs équivalents thermiques. De plus, cette technologie est aussi écologique car en n’employant pas de solvant elle limite fortement les émissions de composés organiques volatiles (COV) dans l’atmosphère. Ces avantages économiques indéniables sont à l’origine de leurs applications de plus en plus grandes dans le domaine industriel : réticulation UV (Radiation Curing) pour les revêtements, les peintures, les vernis, les adhésifs, les encres, ou bien encore dans le «photopatterning« pour la technologie du «computer-to-plate CTP« et des circuits imprimés (PCB), le laser direct imaging (LDI), la stéréolithographie, les éléments optiques et les dispositifs optoélectroniques…

Cependant, le développement de nouveaux photoamorceurs (PA) pour les polymérisations radicalaires et cationiques reste de grande actualité. Très peu de travaux ont été réalisés pour la conception de nouveaux PA basés sur des hétéroatomes. Des résultats préliminaires ont montrés que les radicaux silyles (R3Si•) sont très efficaces pour amorcer des polymérisations radicalaires mais aussi cationiques. Pour ces dernières, les radicaux devront être oxydés en cations silyliums (R3Si+).

La synthèse de nouvelles structures (sources de radicaux silyles) est au cœur de ce travail. En effet, il n’existe pas de composés commerciaux répondant au critère de coupure homolytique Si-X (X représentant un groupe partant) pour la formation des radicaux silyles. Par cette voie, les photoamorceurs proposés répondront à une large gamme de conditions d'irradiation (UV ; visible ; solaire) grâce à une conception appropriée du chromophore inclus dans la partie silyle.

Grâce à cette approche basée sur une chimie radicalaire innovante, les nouveaux systèmes développés permettront de s’attaquer à deux problèmes clés du domaine des polymères: i) l'inhibition par l’oxygène ambiant pour la polymérisation radicalaire et ii) l’accès à la polymérisation d'une large gamme de monomères en polymérisation cationique.

Ce projet a un fort caractère novateur car il correspond à la première déclinaison systématique de la chimie des radicaux silyles pour la réalisation de processus de polymérisation. De plus, de part le contexte de forte concurrence internationale (académique ou industrielle) associée aux développement de nouveaux polymères ou nouveaux modes de polymérisation, le risque que ce travail soit porté par un autre groupe est important ce qui lui donne aussi clairement un caractère d’urgence.

Programme ANR : Sciences de l'information, de la matière et de l'ingénierie : Chimie du solide, colloïdes, physicochimie 2010

Référence projet : ANR-10-BLAN-0802

Coordinateur du projet :
Monsieur Jacques LALEVÉE (Universite de haute alsace)
j.lalevee@nulluha.fr

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