Description

Ces dernières années, les procédés de photopolymérisation ont fait l'objet d'un effort de recherche intense en raison de la croissance constante des applications industrielles associées. L'utilisation de polymérisation photoamorcée continue à croître fortement dans l'industrie avec un grand nombre de demandes pour les revêtements, les encres et les adhésifs, mais aussi pour des domaines de haute technologie comme l'optique, l'électronique, l'imagerie laser, la stéréolithographie ou les nanotechnologies. La photopolymérisation offre beaucoup d'avantages remarquables par rapport aux procédés thermiques traditionnels comme un contrôle spatial et temporel de la réaction, une forte efficacité pratique et une absence de composés organiques volatils (COV). Par rapport aux procédés thermiques qui exigent des températures de travail élevées, la photopolymérisation peut être réalisée à température ambiante ce qui lui confère des avantages écologiques et énergétiques importants. De plus, une large gamme de monomères ((méth)acrylates, époxydes, éthers de vinyle, oxétanes) peut être employée dans ces procédés conduisant à une grande variété de propriétés finales pour les polymères formés. Cependant, pour réduire les coûts, l'utilisation de conditions de synthèse douces (irradiation visible, faible intensité lumineuse) est exigée actuellement; le développement de nouveaux systèmes photoamorceurs haute-performance est un enjeu très important pour les communautés universitaires et industrielles. En particulier, pour des demandes industrielles, on doit considérer que la sécurité des opérateurs sera grandement améliorée par l'utilisation de sources lumineuses visibles (LED, lampe fluorescente, lumière solaire ...) par rapport aux lampes UV actuelles. Une autre exigence forte pour l'industrie est la possibilité d'utiliser des dispositif d'irradiation basse consommation (en particulier LEDs ) qui ont des coûts de fonctionnement faibles et évitent l'utilisation d'équipements ou réacteurs photochimiques chers et complexes. Dans ce présent projet, une nouvelle approche basée sur la catalyse photoredox sera développée pour la proposition de systèmes amorceurs en conditions d'irradiations particulièrement douces (lumière visible et faible intensité). Deux nouvelles familles de photocatalyseurs seront ainsi construites: i) des molécules purement organique que l'on appellera par la suite organophotocatalyseurs et ii) des complexes organométalliques utilisant des métaux peu ou pas toxique et à bas coût. Cette alternative bon marché aux complexes de Ruthenium ou d'Iridium sera un atout de choix dans les applications industrielles. Cette deuxième série de photocatalyseurs dans des systèmes photoamorceurs de polymérisation incorporera des métaux comme Cu, Al-, Zn, Fe, Ni, Co, … Ce projet répond parfaitement à cet appel de CD2I et encore plus particulièrement à l'axe "Réactions et procédés efficients". En effet, la proposition de systèmes amorceurs de polymérisation (radicalaire et cationique) qui soient efficaces et utilisables sur des conditions d'irradiation très douces est fortement recherchée. En plus des deux partenaires académiques (IS2M - Mulhouse; ICR-Marseille), un partenaire industriel (Photon & Polymères - PnP) est fortement impliqué dans ce projet (Tâche 3) pour l'évaluation de la performance des meilleurs systèmes développés pour des conditions d'irradiation industrielles et plus particulièrement pour des LEDs. En effet, les LEDS sont actuellement des dispositifs 60-80 % plus efficaces en consommation énergétique que des lampes UV (Mercure) conventionnelles; de plus ces LEDs ont de gros avantages environnementaux et de sécurité pour une utilisation dans l'industrie. Dans ce cadre, les LEDs fournissent un remplacement de choix pour les lampes actuelles traditionnelles. Les systèmes proposés dans ce projet fourniront des solutions à des problèmes industriels en combinant une productivité optimisée ainsi qu'un meilleur respect environnemental.

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