Élaboration d’un revêtement dense et protecteur sur polycarbonate

par Krystelle Lionti

Thèse de doctorat en Chimie inorganique

Sous la direction de Philippe Miele et de Bérangère Toury-Pierre.

Soutenue le 21-11-2012

à Lyon 1 , dans le cadre de École Doctorale de Chimie (Lyon) , en partenariat avec Laboratoire des Multimatériaux et Interfaces (1995-....) (laboratoire) .

Le président du jury était Bénédicte Lebeau.

Le jury était composé de Stéphane Daniele, Géraud Dubois.

Les rapporteurs étaient Eric Le Bourhis, Laurence Rozes.


  • Résumé

    Ce travail s’intéresse a la synthèse et à la caractérisation de revêtements hybrides O/I à base de silice, préparés par voie sol-gel et déposés sur polycarbonate (PC), pour des applications en milieu chaud et humide dans le domaine culinaire. Le PC étant connu pour sa sensibilité à l’hydrolyse dans ce type de milieux (provoquant sa dépolymérisation progressive et ainsi la libération de bisphénol A, molécule suspectée comme étant toxique), le rôle du revêtement est donc de protéger le PC et d’éviter son vieillissement prématuré, tout en améliorant ses propriétés mécaniques. Dans un premier temps, de nombreux sols ont été synthétisés et optimisés, principalement en termes de nature et quantités de précurseurs, et de pH, dans le but d’obtenir des revêtements homogènes et transparents. Un suivi des réactions d’hydrolyse et de condensation des sols a également été réalisé afin de déterminer le temps minimal de maturation de ces derniers. Apres dépôt des revêtements par dip-coating, les propriétés mécaniques des films ont été étudiées par de nombreuses techniques. D’un point de vue général, les propriétés des échantillons revêtus ont été trouvées supérieures à celles du PC nu. L’influence de nombreux paramètres de synthèse comme le ratio organoalcoxysilane(s)/silice colloïdale, l’ajout d’additifs, le type de traitement de surface du PC pré-dépôt ou encore les conditions de recuit, a également été étudiée. L’ensemble de ce travail a permis d’obtenir, à partir de deux systèmes sol-gel différents, des revêtements performants en termes de transparence, d’adhésion au substrat, de non-toxicité, couplés à des valeurs élevées de dureté, de densité et de module de Young

  • Titre traduit

    Synthesis of a dense and protective coating on polycarbonate


  • Résumé

    This work deals with the synthesis and the characterization of hybrid O/I silica coatings prepared by the sol-gel route and deposited on polycarbonate (PC), for applications in hot and humid environment in the alimentary field. PC is well-known for undergoing hydrolysis in such conditions (causing its progressive depolymerization and thus leading to the release of bisphenol A, a molecule suspected to be toxic): the function of the coating would thus consist in preventing PC from this kind of premature ageing, along with the enhancement of its mechanical properties. As a first step, a lot of different sols were synthesized and optimized, mainly in terms of type and quantity of precursors, along with the pH, in order to obtain transparent and homogeneous coatings. The hydrolysis and condensation reactions were monitored in order to determine the minimum ageing time to be waited before any film deposition. After deposition by dip-coating, the mechanical properties of the films were assessed by using many different techniques. Basically, the coated-PC samples display higher properties than the uncoated one. The influence of numerous synthesis parameters such as the organoalkoxysilanes/colloidal silica ratio, the presence of additives, the kind of surface treatment of PC before film deposition, or the annealing conditions was also studied. This whole work led to the synthesis, from two different sol-gel systems, of superior quality coatings in terms of transparency, adherence to the substrate, non-toxicity, along with elevated hardness, density and Young’s modulus values


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