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Auteur(s)
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Christian DECKER : Directeur de recherche au Centre national de la recherche scientifique (CNRS)
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Cet article a pour objectif de présenter brièvement les principes généraux des polymérisations photoamorcées et les différents types de systèmes photopolymérisables actuellement utilisés. On examinera également l’aspect cinétique de ces processus ultrarapides qui transforment la molécule réactive en un matériau ayant les propriétés requises pour l’application envisagée.
Pour plus de détails sur la mise en œuvre du procédé photochimique, les performances des divers systèmes et les caractéristiques des photopolymères obtenus, le lecteur se reportera aux monographies et articles de synthèse [1] à [12] récemment publiés sur le sujet [Doc. AM 3 044].
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Cinétique des polymérisations photoamorcées
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3. Les résines photopolymérisables
La plupart des polymérisations photoamorcées sont des réactions en chaîne dans lesquelles un centre actif initial est à l’origine de la formation de la chaîne polymère. On distingue deux catégories de réactions de photopolymérisation selon le mécanisme mis en jeu et la nature des espèces actives qui seront soit des radicaux, soit des cations.
3.1 Systèmes radicalaires
Il existe quatre principaux types de résines photosensibles polymérisant par un mécanisme radicalaire [9].
HAUT DE PAGE3.1.1 Résines polyester insaturé-styrène
Les premières résines photoréticulables utilisées pour des applications industrielles étaient constituées d’un polyester insaturé dissous dans le styrène et de benzophénone. La réticulation se fait par copolymérisation directe du monomère vinylique avec la double liaison (du type maléique ou fumarique) située sur la chaîne polymère :
La polymérisation relativement lente, le nombre limité de monomères disponibles, ainsi que la volatilité de la résine, ont limité le développement de ce système qui est principalement utilisé comme vernis photodurcissable dans l’industrie de l’ameublement, en raison de son coût modique.
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L’addition de thiol (RSH) sur une double liaison oléfinique peut servir à créer un réseau polymère tridimensionnel, à condition d’utiliser des monomères multifonctionnels. La polymérisation thiol-ène procède selon un mécanisme d’addition par étape qui est propagé par une réaction de transfert de chaîne impliquant le radical thiyl. Elle se déroule rapidement sous l’action de la lumière lorsqu’on utilise la benzophénone
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Les résines photopolymérisables
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - UV-curing science and technology - . − Pappas (S.P.) (éd.). Technology Marketing Corporation. Stamford (C.T.). Vol. 1 (1978), vol. 2 (1985).
-
(2) - DECKER (C.) - * - Dans Handbook of polymer Science and Technology. Vol. 3 (éd. Cheremisinoff (N.P.)) Marcel Dekker, New York p. 541 (1989).
-
(3) - Radiation curing of polymeric materials - . − Hoyle (C.E.), Kinstle (J.F.) (éds). ACS Symp. Ser. 417 (1990).
-
(4) - Chemistry and technology of UV and EB formulation for coatings, inks and paints - . Vol. 1-4 (Oldring (P.K.T.)) (éd.). Wiley SITA Technology, Londres (1991).
-
(5) - Radiation Curing-Science and Technology - . Pappas (S.P.), (éd.) Plenum Press. New York (1992).
-
(6) - Radiation Curing in Polymer Science and Technology - . − Fouassier (J.P.), Rabek (J.F.) (éd). Elsevier,...
TOURÉ (M.L.) - Exposition UV spectrale [Texte imprimé] : instrumentation et modélisation. - Université Joseph Fourier (Grenoble) (2003).
PERNY (S.) - Alignement de cristaux liquides par irradiation en lumière UV linéairement polarisée de films minces de polymères photoréticulaires - (1998).
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Une installation industrielle d’irradiation UV comprend trois éléments de base (figure 1) :
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une source lumineuse (S) munie d’un réflecteur parabolique ou elliptique. Il s’agit en général d’une lampe à vapeur de mercure moyenne pression qui peut être dopée avec un sel de gallium pour déplacer le spectre d’émission vers le proche UV et le visible ;
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un système d’extraction de l’ozone formé et un système de refroidissement de la lampe par ventilation (V) ;
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un convoyeur (C) dont la vitesse de défilement peut être régulée, typiquement entre 5 et 200 m/min, selon le type d’application.
Des installations d’irradiation UV de différentes tailles sont construites par les sociétés...
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