L'augmentation des réglementations environnementales, l'optimisation de la productivité industrielle, associées aux tendances du marché, pousse le secteur des couvre-planchers en bois prévernis à évoluer continuellement. Pour répondre à ces demandes, le développement de revêtements photopolymérisables à haute teneur en solides (ou 100 % solides) de faible brillance est très populaire. Les revêtements photopolymérisables sont très utilisés dans le secteur des couvre-planchers en bois prévernis du fait de leur polymérisation rapide, de leur très faible besoin en énergie et de leur faible impact environnemental. Bien que l'esthétique de la finition soit importante, le revêtement doit également garantir de bonnes propriétés mécaniques et physiques. Parmi les nombreuses stratégies disponibles pour diminuer la brillance, l'ajout de silice est la méthode la plus utilisée dans tous les revêtements mats confondus, mais reste une source de défis majeurs dans le cas des revêtements photopolymérisables 100 % solides. Ceci est dû au faible retrait pendant le processus de formation du film. Dans le cadre de ce projet, différentes stratégies ont été mises en place et étudiées pour diminuer la brillance des revêtements photopolymérisables 100 % solides tout en conservant de bonnes propriétés mécaniques. Dans un premier temps, pour augmenter la compatibilité entre le revêtement à base d'acrylate et la silice, la surface d'une silice micrométrique a été modifiée en deux étapes. La première étape a consisté à greffer du (3-aminopropyl) triéthoxysilane (APTES) pour introduire des groupes amino-réactifs à la surface. La seconde étape a consisté à greffer un monomère acrylate, le diacrylate de dipropylène glycol (DPGDA), via la réaction aza-Michael. L'efficacité de la silice-acrylate modifiée comme agent de matage a été démontrée dans cette étude. Par la suite, les revêtements photopolymérisables automatifiants se sont révélés des candidats prometteurs pour obtenir des surfaces de faible brillance sans agents de matage. L'étude d'un système hybride radicalaire/cationique à séparation de phases a démontré qu'il était possible de modifier la rugosité de surface en contrôlant la cinétique de réaction du système. Pour cela, l'impact de la concentration en photoamorceurs a été étudié afin de déterminer comment la cinétique de réaction influence les morphologies finales des systèmes hybrides. Finalement, ce système hybride initial a été modifié par l'ajout d'un monomère méthacrylate et l'étude de la miscibilité a été réalisé afin de sélectionner un système ternaire compatible avant l'irradiation ultraviolette (UV). Un copolymère réactif (poly(butyl acrylate-co-glycidyl méthacrylate)) a été ajouté pour manipuler le réseau de réticulation, les morphologies et propriétés du polymère. Dépendamment de la concentration en copolymère, les morphologies de surface obtenues pouvaient être lisse à très ondulée avec diverses variations d'amplitudes, menant à de faibles valeurs de brillance. L'impact du copolymère sur la formation des ondulations a été donc été étudié avec attention. La compréhension et le contrôle des systèmes hybrides constituent la nouveauté majeure de ce projet et peuvent aider à améliorer les formulations actuelles afin de préparer la prochaine génération de revêtements automatifiants. / The increase in environmental regulations and industrial productivity, combined with market trends, are driving the prefinished wood flooring industry to evolve continually. To meet this demand, the development of photopolymerizable low-gloss coatings is increasingly popular. Photopolymerizable coatings are very attractive in prefinished wood flooring industry due to its fast cure, very low energy requirements and low environmental impact. While the aesthetics of the finish are important, the coating must also ensure good mechanical and physical properties. Of the many strategies available to reduce gloss, the addition of silica is the most widely used matting technique in all types of coatings and remains a source of ongoing challenges in UV-curable coatings. This is due to the lack of significant shrinkage during the film formation process. In this project, various strategies were studied to decrease the gloss of photopolymerizable coatings. First, to improve the compatibility between the acrylate-based coating and the silica, the microsized silica surface was modified in two steps. The first step involved grafting of (3-aminopropyl) triethoxysilane (APTES) to introduce amino-reactive groups onto the surface. The second step consisted of grafting an acrylate monomer, dipropylene glycol diacrylate (DPGDA), via the aza-Michael reaction. The effectiveness of the modified silica-acrylate as a matting agent was demonstrated in this study. Subsequently, self-matting photopolymerizable coatings were found to be promising for low gloss surfaces applications without the use of matting agents. The study of a hybrid radical/cationic phase separated system showed that it was possible to obtain surface roughness by controlling the reaction kinetics of the system. To this end, the impact of photoinitiator concentration was studied to determine how reaction kinetics influence the final morphologies of the hybrid systems. Finally, this initial hybrid system was modified by the addition of a third methacrylate monomer and the miscibility study was performed to select a compatible ternary system before ultraviolet (UV) irradiation. Then a reactive copolymer, poly(butyl acrylate-co-glycidyl methacrylate), was added to manipulate the cross-linking network, polymer morphologies and properties. Depending on the copolymer concentration, the obtained surface morphologies could be smooth to very wrinkled with various amplitude variations, leading to low gloss values. The impact of the copolymer on the formation of the wrinkles was therefore studied by attention. The understanding and control of the hybrid systems are the major innovation of this project and can help to improve the current formulations for the next generation of self-matting coatings.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/104223 |
| Date | 12 November 2023 |
| Creators | Calvez, Ingrid |
| Contributors | Landry, Véronic, Szczepanski, Caroline |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xxiii, 208 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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