nouveaux oxime esters activables sous lumière visible et applications en photopolymérisation radicalaire

novel visible light oxime esters and applications in free radical photopolymerization

• Auteur / Autrice : Zheng Liu
• Direction : Frédéric Dumur, Didier Gigmes
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences Chimiques
• Date : Soutenance en 2024
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences Chimiques
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ICR - Institut de Chimie Radicalaire
• Jury : Président / Présidente : Laurence Feray
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Dumur, Didier Gigmes, Davy-Louis Versace, Françoise Chuburu, Jacques Lalevée
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Davy-Louis Versace, Françoise Chuburu

Mots clés

Mots clés libres

Photopolymérisation

Lumière visible

Esters d'oximes

Radicaux libres

Photoinitiateurs

Photopolymerization

Visible light

Oxime esters

Free radicals

Photoinitiators

Résumé

La photopolymérisation, en tant que technologie polyvalente, trouve des applications répandues dans divers secteurs en raison de son efficacité de durcissement rapide et de ses caractéristiques sans solvant respectueuses de l'environnement. Par rapport à la lumière UV, la lumière visible offre des avantages tels qu’une moindre consommation d’énergie et une moindre nocivité. Les esters d'oxime (OXEs) qui sont des photoamorceurs de type I, possèdent de nombreux avantages par rapport aux autres photoamorceurs de cette famille comme une facilité de synthèse, un faible coût de synthèse, une capacité d’amorçage élevée et une lutte efficace contre l'inhibition à l'oxygène pendant la polymérisation radicalaire. Par conséquent, le développement de dérivés d’OXEs dotés d’une capacité d’amorçage efficace sous lumière visible est d’une importance capitale. Dans ce contexte, des dérivés d'esters d'oxime contenant divers chromophores, tels que la chalcone à base de pyrène, le carbazole fusionné à la coumarine, le benzothiadiazole et la chalcone à base de carbazole, ont été conçus, synthétisés et évalués pour leurs activités et leurs mécanismes de photoamorcage sous lumière visible, avec des résultats ultérieurs. application en impression 3D. L'efficacité de la décomposition des esters d'oxime sous lumière visible a d'abord été étudiée, en se concentrant sur la distance entre le groupe ester d'oxime et le chromophore absorbant l'énergie lumineuse. Les capacités d’amorçage par voie thermique ont également été examinées. Par la suite, l’influence du nombre de groupes esters d’oxime sur les capacités d’amorçage ou l’ajout d’un sel d’iodonium comme co-amorceur ont également été l’objet d’une étude approfondie au cours de cette thèse.

Photopolymerization, as a versatile technology, finds widespread applications across various sectors owing to its rapid curing efficiency and environmentally friendly solvent-free characteristics. Compared to UV light, visible light offers numerous advantages such as a lower energy consumption and a reduced harmfulness. Oxime esters (OXEs), as Type I photoinitiating systems (PIs), possess different advantages including an easy synthesis, a low synthetic cost, a high initiation activity, and a reduction of oxygen inhibition during free radical polymerization (FRP). Hence, the development of OXEs with efficient photoinitiating activities under visible light irradiation is of paramount importance. In this context, OXEs containing diverse chromophores, such as pyrene-based chalcone, coumarin-fused carbazole, benzothiadiazole, and carbazole-based chalcone, were designed, synthesized, and evaluated for their photoinitiating activities under visible light, blue light and sunlight, with subsequent application in 3D printing. Photoinitiation mechanisms with these different structures were also investigated using different complementary techniques. The efficiency of OXEs’ decomposition under visible light irradiation was first investigated, focusing on the distance between the oxime ester group and the chromophore absorbing light energy. Subsequently, OXEs with larger red-shifted wavelengths (more than 470 nm) were evaluated for their photocleavage activities under visible light. Finally, the influence of the number of oxime ester groups per OXEs and the addition of a co-initiator such as a iodonium salt to elaborate Type II photoinitiating systems were investigated as parameters influencing the photoinitiating activities of OXEs.