Contribution à l’évaluation du comportement des revêtements silicones acrylates photoréticulés en fin de vie. Influence du système de photoamorçage sur la dégradation bio-physico-chimique

Contribution to the evaluation of the behavior of photocured silicone acrylate coatings at their end of life. Influence of the photoinitiator system on bio-physico-chemical degradation

• Auteur / Autrice : Salma Ouali
• Direction : Valérie Desjardins, Rémy Gourdon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Environnement
• Date : Soutenance le 13/04/2017
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Chimie (Lyon ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Institut national des sciences appliquées (Lyon ; 1957-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LGCIE - Laboratoire de Génie Civil et d' Ingénierie Environnementale, EA 4126 (Villeurbanne, Rhône)
• Jury : Président / Présidente : Patrick Germain
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valérie Desjardins, Rémy Gourdon, Patrick Germain, Claire Albasi, Sandrine Therias, Baptiste Laubie, Yoann Louis, Christian Maliverney
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Claire Albasi, Sandrine Therias

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photodégradation

Mots clés libres

Biodégradation

Photovieillissement

Hydroylse

Revêtement silicone acrylate

Biodegradation

Photageing

Hydrolysis

Silicone acrylate coating

Résumé

Les silicones acrylates photoréticulés sont largement utilisés dans les revêtements de divers matériaux. Leur production nécessite l’utilisation d’un photoamorceur considéré comme potentiellement reprotoxique, ce qui impose aux producteurs de revêtements silicones d’imaginer des formulations alternatives. L’augmentation de la consommation de ce type de revêtements amène à s’interroger sur leur devenir au cours et en fin de vie dans les filières de traitement des déchets et sur l’influence du changement de photoamorceur sur le comportement environnemental des revêtements. Ce domaine de recherche demande la mise en place d’une méthodologie spécifique, alliant des expériences de dégradation physico-chimiques et biologiques. Deux types de revêtements photoréticulés par deux photoamorceurs différents : le Darocur 1173 et Darocur 1173 modifié (nouveau photoamorceur) font l’objet de cette étude. L’exposition des revêtements silicones aux UV a montré que ces composés sont facilement dégradables et sensibles au photovieillissement. L’enduction silicone augmente, elle, la photosensibilité des films revêtus. Dans un contexte de fin de vie, les essais réalisés sur la matrice silicone ont permis de mettre en évidence une légère hydrolyse chimique des chaines siloxanes, non biodégradables aussi bien en aérobiose qu’en anaérobiose mais dont la présence n’inhibe pas l’activité microbienne. Les photoamorceurs testés présentent des comportements totalement différents face à la lixiviation et à la dégradation biologique: ainsi, le Darocur 1173 est très mobile en phase aqueuse, facilement assimilable par les microorganismes comme source primaire de carbone en conditions aérobies contrairement au Darocur 1173 modifié. Qu’il y ait eu biodégradation ou non, la structure de la communauté microbienne est influencée différemment suivant le photoamorceur utilisé. L’utilisation du Darocur 1173 modifié permet de diminuer le risque de migration et sa toxicité potentielle dans les revêtements silicones. La démarche mise en œuvre apporte de nombreuses informations quant aux impacts environnementaux et pourra servir d’exemple pour l’étude d’autres déchets silicones.

Photocrosslinked silicones acrylates are widely used in coatings of various materials. Their production requires the use of photoinitiator considered as potentially reprotoxic, which requires producers of silicone coatings to devise alternative formulations. Consumption increase of this type of coatings raises questions about their fate during and at their end-of-life in waste treatment channels and the influence of photoinitiator change on the environmental behavior of the coatings. This research area needs the use of a specific methodology, combining physico-chemical and biological degradation experiments. Two types of coatings photocrosslinked by two different photoinitiators: Darocur 1173 and modified Darocur 1173 (new photoinitiator) are the subject of this study. UV exposure of silicone coatings showed that these materials are easily degradable and sensitive to photoageing. The silicone coating increases the photosensitivity of coated films. At the end-of-life stage, performed experiments on silicone coatings revealed a slight chemical hydrolysis of the non-biodegradable siloxane chains, both under aerobic and anaerobic conditions. However, these materials does not inhibit the microbial activity. The tested photoinitiators have totally different behavior regarding the leaching and biological degradation: Darocur 1173 is very mobile in aqueous phase, easily assimilated by microorganisms as a primary sole of carbon under aerobic conditions in contrast to modified Darocur 1173. Whether there has been biodegradation or not, the structure of microbial communities is influenced differently depending on the used photoinitiator. Modified Darocur 1173 reduces the risk of migration and its potential toxicity in silicone coatings. The implemented approach brings a lot of information about the environmental impacts and can serve as an example for the study of other silicone waste.