Elastomères à base de polymères hydrolysables : une nouvelle statégie de revêtement antifouling

Hydrolyzable polymer-based elastomers : a new strategy of antifouling coating

• Auteur / Autrice : Laure Gevaux
• Direction : André Margaillan, Christine Bressy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 08/10/2019
• Etablissement(s) : Toulon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mer et Sciences (Toulon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Matériaux Polymères Interfaces Environnement Marin (La Garde, Var ; 2008-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : André Margaillan, Christine Bressy, Valérie Langlois, Isabelle Linossier, Etienne Fleury, Marlène Lejars, Marie-Christine Sainte Catherine
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Valérie Langlois, Isabelle Linossier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réseaux polymères

Hydrolyse

Silicones

Élastomères

Biofilms

Salissures biologiques

Peinture antisalissure

Mots clés libres

Antifouling

FRC

SPC

Surfaces ambiguës

Polymères hydrolysables

Réseaux PDMS

Antifouling

FRC

SPC

Ambiguous surfaces

Hydrolyzable polymers

PDMS networks

Résumé

Dans un contexte où les revêtements antifouling à base de biocides toxiques sont de plus en plus réglementés, il est indispensable de développer des solutions plus écologiques telles que les Fouling Release Coatings (FRCs) principalement à base d'élastomères silicones. Les FRCs peuvent relarguer facilement la salissure marine grâce à leurs propriétés physico-chimiques telles que leur faible énergie libre de surface et leur faible module élastique qui minimisent les interactions entre la salissure et la surface et diminuent les forces d'adhérence. Une autre catégorie de revêtements antifouling nommée Self-Polishing Coating, allie une érosion contrôlée de la surface à un relargage de biocides, permettant une protection efficace des coques de bateau contre la salissure marine. Cette thèse a pour objectif de créer de nouveaux FRCs dit « hybrides » car ils combinent différents composants et mécanismes d'action. Pour cela, deux stratégies ont été développées :1)des élastomères silicones renfermant des additifs hydrolysables avec des quantités allant de 5 à 20 %mass.2) des réseaux réticulés PDMS/polyester contenant de 12 à 27 % massique en polyester hydrolysable.La finalité de ces nouveaux revêtements était d'obtenir des surfaces chimiquement et/ou physiquement ambiguës vis-à-vis des organismes marins : (1) soit par la migration d'additifs hydrolysables en surface, par exemple, grâce à l'ajout de poly(méthacrylate de bis(triméthylsilyloxy)méthylsilyl), (2) soit par l'érosion du réseau hybride PDMS/polyester , par exemple, grâce à la réticulation de la poly(E-caprolactone) ou du poly(D,L-lactide-co-glycolide) avec les chaînes PDMS. Les propriétés physico-chimiques telles que la mouillabilité, l'énergie de surface, le module élastique et les propriétés d'hydrolyse/érosion des revêtements ont été étudiées avant et pendant leur immersion en milieu aqueux. L'efficacité antisalissure marine des revêtements a été évaluée lors de leur immersion in situ en mer Méditerranée et lors de tests biologiques ciblant des organismes marins spécifiques.

Ln a context where biocidal antifouling coatings are more and more regulated, it is essential to develop more environmentally friendly systems, such as the Fouling Release Coatings (FRCs), mainly based on silicone elastomers. FRCs can release the marine biofouling thanks to their physico-chemical properties i.e. low surface free energy and low elastic modulus that minimize interactions between the foulant and the surface, and reduce the adhesion strength. Another category of antifouling coatings, named Self-Polishing Coatings, combines a controlled surface erosion as well as the release of biocides, and thus efficiently prevents the ·marine fouling from settling on ship hulls. The objective of this PhD work was to design navel « hybrid » FRCs that combine different components and mechanisms of action. Two strategies were thus developed:1) Silicone elastomers containing hydrolyzable additives from 5 to 20 wt.%2) Crosslinked PDMS/polyester networks with 12 to 27 wt.% of hydrolyzable polyesters.The aim of these navel coatings was to obtain surfaces chemically and physically ambiguous towards marine organisms: either (1) by the migration of hydrolyzable additives towards the surface, for example, thanks to the addition of poly(bis(trimethylsilyloxy)methylsilyl methacrylate) or (2) by the erosion of PDMS/polyester hybrid networks, for instance, thanks to the covalent crosslinking of poly(E-caprolactone) or poly(D,L-lactide-co-glycolide) segments with PDMS chains. Physico-chemical properties such as the wettability, the surface free energy, the elastic modulus, and the hydrolysis/erosion properties of the coatings have been studied before and during immersion in aqueous medium. The antifouling efficiency of the coatings has been evaluated during field immersion in the Mediterranean Sea, and bioassays targeting specific marine species.