Development of new high performance photoinitiating systems for the photopolymerization of monomers issued by oil industry and their applications in various modern technologies

Abstract

L'étude de la thèse porte sur la conception de nouveaux systèmes photoinitiateurs performants afin d'initier la polymérisation radicalaire et la polymérisation cationique dans des conditions d'irradiation douces. En fait, différents systèmes de nature différente ont été étudiés : des composés organiques synthétisés comme photoinitiateurs, des co-initiateurs ou additifs, et des complexes de transfert de charge. De manière intéressante, les co-initiateurs ou additifs testés dans cette recherche sont considérés comme d'excellentes alternatives aux amines toxiques arornatiques, ouvrant la voie à des systèmes sans amine. L'idée de base de ce travail de thèse s'oriente vers l'introduction de diodes électroluminescentes (LED) comme sources d'irradiation inoffensives et économiques. En fait, c'est un grand défi de trouver de nouveaux photo-initiateurs capables de générer des espèces réactives en utilisant cette source d'irradiation de faible puissance. En outre, les objectifs de cette thèse vont du test de la capacité de photo-initiation des différents photo-initiateurs pour différents types de polymérisation lors de l'irradiation avec la LED à 405 nm en utilisant la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier en temps réel, à l'étude de leurs propriétés photophysiques, photochimiques et électrochimiques qui ouvrent la voie à la compréhension des interactions qui ont lieu dans les états excités conduisant aux mécanismes photochimiques, et enfin leurs applications dans diverses technologies modernes : La technologie d'impression 3D, la synthèse de photocornposites épais et remplis de verre libre avec une excellente profondeur de réticulation, la formation d'hydrogels. Dans ce sujet, des monomères issus de l'industrie pétrolière ont été utilisés.The PhD thesis study focuses on the design of new high-performance photoinitiating systems in order te initiate both the free radical polymerization an the cationic polymerization under mild irradiation conditions. In fact, different systems of different nature have been studied : synthesized organic compounds as photoinitiators, co-initiators or additives, and charge transfer complexes. Interestingly, the co-initiators or additives tested in this researcl are considered as excellent alternatives for aromatic toxic amines, paving the way for amine-free systems. The basic idea of this PhD work is moving towards the introduction of Light Emitting Diodes (LEDs) as unharmed and eeonomical sources of irradiation. As a malter of fact, it is a big challenge to find new photoinitiators able to generate reactive species using this low power irradiation source. In addition, the goals of this thesis range from testing the photoinitiating abilitiy of the different photoinitiators for different types of polymerization upon irradiation with the LED at 405 nm using real-time Fourier transform infrared spectroscopy, to study their photophysical, photochemical, and electrochemical properties which pave the way to understand the interactions that take place in the excited states leading to the photochemical mechanisms, and finally their applications in diverse modem technologies: 3D printing technology, synthesis of thick and filled glass fiber photocomposites with an excellent depth of cure, formation of hydrogels. In this topic, monomers issued by petroleum industry have been used