Couches minces copolymères plasma anti-buée élaboration et caratérisation : élaboration et caratérisation

Plasma deposition of anti-fogging thin film : elaboration and characterization

• Auteur / Autrice : Thanh Hien Tran
• Direction : Fabienne Poncin-Epaillard, Dominique Debarnot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie moléculaire et macromoléculaire
• Date : Soutenance le 11/04/2019
• Etablissement(s) : Le Mans
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Molécules et Matériaux du Mans (Le Mans ; 2012-....) - Institut des Molécules et Matériaux du Mans / IMMM

Mots clés

Mots clés contrôlés

Surfaces hydrophobes

Silicium -- Composés organiques

Couches minces

Projection au plasma

Polymérisation sous plasma

Copolymères

Mots clés libres

(Co)polymère plasma

Plasma pulsé

Couche organosiliciée

Couche organosiliciée fluorée

Hydrophile/oléophobe

Plasma (co)polymer

Pulsed plasma

Organosilicon layer

Fluorinated organosilicon layer

Hydrophilic/Oleophobic

Résumé

Le travail de la thèse est focalisé sur l’ élaboration plasma d’un revêtement multicouches avec une couche supérieure anti-brouillard et une couche inférieure dite barrière sur un polycarbonate. L’ensemble des travaux est divisé en 3 parties: élaborations des deux monocouches barrière ou antibuée puis dépôt de la multicouche barrière - antibuée. La polymérisation plasma de la couche barrière est effectuée à partir d’un mélange de dioxygène et d’un précurseur organosilicié : l’hexaméthyledisiloxane ou le 2,4,6,8-tétraméthylcyclotétrasiloxane ou bien encore le triéthoxyfluorosilane. La caractérisation des couches minces obtenues repose sur la spectroscopie Infrarouge à Transformée de Fourier , la spectroscopie de photoélectrons X et la microscopie à force atomique. L’influence des conditions de dépôt plasma comme la puissance, la proportion monomère/dioxygène, le temps du dépôt sur la structure chimique et l’hydrophobicité de la surface des différents types de couches organosiliciées est étudiée. Les résultats de la perméation avec l’eau liquide ou le dioxygène montrent que la propriété barrière des couches organosiliciées non fluorées est meilleure que pour la couche fluorée. L’élaboration de copolymères anti-buée repose sur l’utilisation de combinaisons entre deux précurseurs hydrophile et hydrophobe en voie plasma pulsé. Les précurseurs tels que le 2-(diméthylamino)éthyl méthacrylate ou l’acide acrylique sont choisis pour leur hydrophile alors que le 1H,1H,2H-perfluoro-1-décène représente la partie oléophobe. La propriété anti-brouillard et sa stabilité à long terme après un vieillissement thermique ou en milieu humide est dépendante de leurs structure et morphologie.

The PhD work is focused on the deposition of a multilayer coating with an anti-fog top layer obtained thanks to the plasma copolymerization of hydrophilic and hydrophobic monomers and an intermediate barrier layer, also obtained by plasma deposition on polycarbonate. The work is divided into 3 parts: the independently preparations of the two monolayers, barrier and anti-fogging ones, then the barrier-antifog multilayer deposition. The characterization of the thin films obtained is based on Fourier Transform Infrared Spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and atomic force microscopy.The barrier plasma-layer is issued from by the mixture of dioxygen and one of these three organosilicon precursors : hexamethyledisiloxane ; 2,4,6,8-tetramethylcyclotetrasiloxane ; triethoxyfluorosilane. The influence of the plasma conditions such as discharge power, monomer/dioxygen ratio, deposition duration on the chemical structure and the hydrophobicity of the different types of the organosilicon layers was studied. The results of permeation with liquid water or dioxygen show that the barrier property of the organosilicon layer is more efficient than that of the fluorinated layer. Anti-fog plasma-copolymer is synthetized from two hydrophilic and hydrophobic precursors deposited by pulsed plasma mode. The precursors such as 2-(dimethylamino) ethyl methacrylate and acrylic acid were selected for the hydrophilic part while the 1H, 1H, 2H-perfluoro-1-decene will be associated to the oleophobic part. The dependence of the chemical structure and the morphology of the anti-fog layers is studied according to the hydrophilic/oleophobic distribution and the deposition time.