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Auteur(s)
-
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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Les photoamorceurs
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1. Principes fondamentaux
L’activation photochimique est l’une des méthodes les plus effi-caces pour créer des espèces réactives et amorcer ainsi des réactions chimiques pouvant conduire à la synthèse de nouveaux matériaux. C’est dans le domaine des polymères que cette technologie a connu son développement industriel le plus important en raison des nombreux avantages liés à ce type d’amorçage, notamment la rapidité du processus et sa sélectivité spatiotemporelle. La polymérisation sous rayonnement UV, ou photopolymérisation de monomères multifonctionnels (UV-radiation curing), a trouvé ses principaux débouchés dans le domaine du traitement de surface de matériaux par des revêtements protecteurs, les arts graphiques et, en électronique, pour la réalisation de microcircuits. Dans toutes ces applications, l’objectif principal est d’obtenir rapidement des polymères fortement réticulés présentant une grande résistance aux agents chimiques et les propriétés mécaniques requises.
1.1 Formulation de résines photopolymérisables
Comme la plupart des monomères ne produisent pas de radicaux amorceurs en quantité suffisante lorsqu’ils sont exposés au rayonnement UV, il est nécessaire d’ajouter un composé photosensible qui absorbe efficacement la lumière incidente et produise des espèces radicalaires ou ioniques avec un rendement quantique élevé (le rendement quantique d’une réaction photochimique est défini par le rapport du nombre de molécules transformées au nombre de photons absorbés). Une fois amorcée, la réaction en chaîne se développe comme dans une polymérisation classique. L’ensemble du processus peut être représenté schématiquement comme suit :
Une formulation de résine photoréticulable comprend trois composants de base :
-
un photoamorceur, dont la photolyse libère des espèces réactives envers le groupement fonctionnel du monomère ;
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un oligomère téléchélique, constitué d’une courte chaîne polymère terminée, à chaque extrémité, par une fonction réactive qui, en polymérisant, donnera naissance à un réseau polymère...
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Principes fondamentaux
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).
HAUT DE PAGE
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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