Nouveaux systèmes d'amorçage radicalaire : la catalyse photoredox comme nouvelle stratégie pour la synthèse de polymère

Frontier research in radical initiating systems : photoredox catalysis as a new strategy for polymer synthesis

• Auteur / Autrice : Guillaume Noirbent
• Direction : Frédéric Dumur, Didier Gigmes
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences chimiques
• Date : Soutenance le 03/09/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole èdoctorale Sciences Chimiques (Marseille ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Chimie Radicalaire (ICR) (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Isabelle Ledoux-Rak
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jacques Lalevée
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Norbert Hoffmann, Muriel Hissler

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polyaddition

Chalcones

Catalyse photorédox

Photopolymérisation

Polymères

Mots clés libres

Photoamorceurs visibles et infrarouges

Chalcones

Complexes de cuivre

Cyanines et squaraines

Impression 3D et 4D

Polymérisation photothermique

Recyclage

Visible and infrared photoinitiators

Chalcones

Copper complexes

Cyanines and squaraines

3D and 4D printing

Photothermal polymerization

Recycling

Résumé

Ces dernières années, la photopolymérisation a fait l'objet d'intenses efforts de recherche en raison de la croissance constante des applications industrielles. C’est un processus rapide pouvant être réalisée à température ambiante, sans solvant et permettant d'obtenir un contrôle spatial et temporel de la polymérisation. Ces dernières années, l'utilisation de conditions d'irradiation douce qui constitue une alternative aux procédés de photopolymérisation UV à l'origine de nombreux soucis de sécurité est activement recherchée. Par conséquent, le développement de nouveaux systèmes photoamorceurs absorbant fortement dans la région visible ou du proche infra-rouge sont activement recherchés par les communautés académiques et industrielles. Néanmoins, même si certains résultats sont prometteurs, les systèmes reportés sont souvent caractérisés par des réactivités modérées et rivalisent difficilement avec les systèmes UV actuels. Dans ce contexte, nous avons synthétisé une large librairie de molécules photosensibles capables d’absorber la lumière dans le domaine du visible ou du proche infrarouge et capables d’amorcer une réaction de polymérisation avec un système photoamorceur basée sur la catalyse photoredox. Dans ce manuscrit, nous présentons aussi bien la synthèse et les capacités de polymérisation de différentes familles de colorants. Leurs propriétés photochimiques ont également été étudiées par spectrométrie UV-visible, luminescence, photolyse, surveillance de la température et expériences de résonance paramagnétique électronique. Des applications telles que l'impression 3D et les expériences d'écriture laser sont également présentées

In recent years, photopolymerization has been the subject of intense research efforts due to the constant growth of industrial applications. It is a quick process that can be performed at room temperature, solvent-free conditions and enables to get a spatial and a temporal control of the polymerization process. In recent years, the use of irradiation conditions that constitutes an alternative to the UV photopolymerization processes at the origin of numerous safety concerns are actively researched. Therefore, the development of new photoinitiating systems which absorb strongly in the visible or near infrared region are actively researched by both the academic and industrial communities. Nevertheless, even if some results are promising, the reported systems are often characterized by moderate reactivities and hardly compete with current UV systems. In this context, we have synthesized a large library of photosensitive molecules capable of absorbing light in the visible or near infrared range and capable of initiating a polymerization reaction with a photoinitiating system based on photoredox catalysis. In this manuscript, we present both the synthesis and the polymerization abilities of different families of dyes. Their photochemical properties were also studied by UV-Visible spectrometry, luminescence, photolysis, temperature monitoring and electronic paramagnetic resonance experiments. Applications such as 3D printing and laser write experiments are also presented