Nouveaux polyesters insaturés biosourcés pour revêtements photoréticulables

New biobased unsaturated polyesters for photocurable coatings

• Auteur / Autrice : Klara Jastak
• Direction : Laurence Lecamp, Nicolas Desilles
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 19/12/2023
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale normande de chimie (Caen)
• Partenaire(s) de recherche : établissement co-accrédité : Université de Rouen Normandie (1966-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Polymères, biopolymères, surfaces (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; 1974-...)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Pierre Couvercelle
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Estelle Renard, Christine Joly-Duhamel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Estelle Renard, Christine Joly-Duhamel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rayonnement ultraviolet

Réaction thiol-ène

Réticulation (polymérisation)

Revêtements

Composés aromatiques

Polymères biosourcés

Thermodurcissables

Polyesters

Mots clés libres

Polyester insaturé

Biosourcé

Aromatique

Revêtement

Photoréticulation

Thiol-ène

Unsaturated polyester

Biobased

Aromatic

Coating

Photocuring

Thiol-ene

Résumé

Les résines polyester insaturé (UPs) sont utilisées sous forme de revêtements pour le bois et le métal dans de nombreux domaines (industrie automobile, bâtiment et aéronautique). Industriellement, leur synthèse et leur réticulation font intervenir de nombreux composés qui sont non seulement très controversés (bisphénol A), voire toxiques (styrène), mais également pétrosourcés. Ces travaux ont pour objectif de proposer une alternative plus durable aux résines UP actuelles. Ils ont permis de synthétiser deux prépolymères polyester insaturé biosourcés de structures différentes à partir de l’acide pyridine dicarboxylique et de dérivés aliphatiques insaturés à 4 ou 18 atomes de carbone, puis de les réticuler par voie thiol-ène sous rayonnement UV pendant 1h à 30°C en présence de 0,1 équivalent (thiol/ène) de 7-mercapto-4-méthyl coumarine. Le premier prépolymère, de ("M" _"n" ) ̅ = 7500 g/mol, solide à température ambiante (Tg = 48°C), a conduit à des revêtements présentant une grande dureté (dureté König 245,5 ± 0,8 s). Le second prépolymère, de ("M" _"n" ) ̅ = 1700 g/mol, liquide à température ambiante, a quant à lui permis d’élaborer des revêtements relativement mous (dureté König : 14,8 ± 0,8 s, Tg = – 40°C).

Unsaturated polyester resins (UPs) are used as coatings for wood and metal in a wide range of sectors, including automotive, construction and aerospace industries. Industrially, their synthesis and cross-linking involve numerous compounds that are currently not only highly controversial (bisphenol A) or even toxic (styrene), but also petroleum-based. These works aimed to propose a more sustainable alternative to the current UP resins. Thus, two biobased unsaturated polyester prepolymers with different structures were synthesized from pyridine dicarboxylic acid and unsaturated aliphatic derivatives with 4 or 18 carbon atoms. Then, they were crosslinked by thiol-ene reaction under UV radiation for 1 hour at 30°C in the presence of 0.1 equivalent (thiol/ene) of 7-mercapto-4-methyl coumarin. The first prepolymer, with ("M" _"n" ) ̅ = 7500 g/mol, solid at room temperature (Tg = 48°C), allowed to obtain very hard coatings (König hardness 245.5 ± 0.8 s). The second prepolymer, with ("M" _"n" ) ̅ = 1700 g/mol, produced relatively soft coatings (König hardness: 14.8 ± 0.8 s, Tg = - 40°C).