Revêtements poudres UV : mécanismes de polymérisation et étude des relations structures / propriétés

UV powder coatings : polymerization mechanisms and study of structures / properties relationships

• Auteur / Autrice : Vanessa Maurin
• Direction : Céline Croutxé Barghorn, Xavier Allonas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux
• Date : Soutenance le 06/03/2012
• Etablissement(s) : Mulhouse
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale pluridisciplinaire Jean-Henri Lambert, ED 494 (Mulhouse)
• DOI : 10.70675/80a5a19dz464az445bzb66bzd88e94ecbc22

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bois -- Conservation

Revêtements protecteurs

Polymérisation

Mots clés libres

Revêtements poudres UV

Revêtements pour le bois

Mécanismes de photopolymérisation

Réseau de réticulation

Propriétés thermomécaniques

Flexibilité

Irradiation LED 395 nm

Revêtements fonctionnels

UV powder coatings

Wood coatings

Photopolymerization mechanisms

Crosslinking network

Thermomechanical properties

Flexibility

LED 395 nm irradiation

Functional coatings

Résumé

Inscrite dans le cadre d’un projet ANR, la thèse porte sur l’étude et le développement des revêtements poudres UV en vue du recouvrement de panneaux de bois. La thèse détaille les spécificités de ces formulations et de la technologie associée afin de constituer une bibliographie solide propre à ce domaine. Les travaux expérimentaux se basent sur des formulations modèles comprenant une résine poudre UV (uréthane diacrylate ou polyester diméthacrylate) et un photoamorceur. Une étude mécanistique permet de montrer les influences de la température et de la viscosité, de l’intensité lumineuse et de l’atmosphère sur la réactivité des formulations modèles. Il est également démontré que les mécanismes de terminaison spécifiques à ces systèmes suivent des processus mixtes: bimoléculaire, pseudo-monomoléculaire et recombinaison des radicaux primaires. La prédominance des différents processus dépend de l’avancement de la réaction. La formation du réseau de réticulation est ensuite étudiée en fonction de la source d’irradiation: convoyeur semi-industriel doté de lampes UV ou système LED émettant autour de 395 nm. Les caractéristiques du réseau de réticulation (Tg, densité de réticulation, module d’Young) sont reliées aux propriétés des revêtements finaux (flexibilité, résistance à la rayure ou au solvant). L’utilisation d’acrylates multifonctionnels a un impact sur les longueurs de chaînes et la densité de réticulation. En vue d’applications spécifiques, il est finalement proposé d’incorporer une argile modifiée avec de l’Argent au sein des formulations modèles pour obtenir des revêtements poudres UV antibactériens homogènes possédant de bonnes propriétés de résistance.

In the frame of a project of the Agency National Research (France), the thesis deals with the study and the development of UV powder coatings dedicated to wood based panels. The work describes the main features of these formulations and the associated technology in order to offer a strong bibliography specific to this area. The experiments are based on model formulations containing an UV powder resin (diacrylate urethane or dimethacrylate polyester) and a photoinitiator. A mechanistic study allows highlighting the influence of temperature and viscosity, light intensity and atmosphere on the reactivity of the model formulations. It is also shown that the termination mechanisms specific to theses systems follow mixed processes: bimolecular, pseudo-monomolecular and primary radical termination. The predominance of the different processes is related to the reaction conversion. The building of the crosslinking network is then studied depending of the irradiation source: semi-industrial conveyor equipped with UV lamps or LED system emitting around 395 nm. The characteristics of the crosslinking network (Tg, crosslinking density, Young’s modulus) are linked to the final coatings properties (flexibility, scratch and solvent resistance). The incorporation of multifunctional acrylates affects the chains length and crosslinking density. To reach specific applications, it is finally proposed to add a silver-modified clay into model formulations to obtain homogeneous antibacterial UV powder coatings exhibiting good resistance properties.