Eco-efficient, hydrophobic, self-healing and self-stratifying coating for polycarbonate - Université de Lille
Article Dans Une Revue Progress in Organic Coatings Année : 2024

Eco-efficient, hydrophobic, self-healing and self-stratifying coating for polycarbonate

Résumé

Environmental sustainability and multifunctionality are now key drivers for smart coatings design and applications. In a circular economy that promotes durable materials, the challenge is to develop multi-functional one-pot coating materials. The eco-efficient self-stratification process allows the spontaneous formation of complex polymer multilayers in only one step of formulation, application, and curing. This leads to the simultaneous production of both an undercoat and a finishing coating with all the properties needed to protect a material. In addition, film formation in a single application step drastically reduces adhesion failures and contamination between layers. The original idea in this study was to conceive a self-stratifying and self-healing coating formulation using a bio-based epoxy resin and a PDMS-based vitrimer, by taking advantage of the self-healing properties of the vitrimers. This newly discovered class of polymers possess dynamic covalent bonds. This epoxy resin – dynamic PDMS blend was successfully applied on polycarbonate substrates by spraying and exhibited a type I stratification associated with room temperature self-healing properties. Furthermore, the coating showed great adhesion to the substrate, on the contrary to the dynamic-PDMS when applied directly onto polycarbonate. The stratification was observed with SEM-EDS imaging. The self-healing property was proven by optical microscopy imaging of scratches under different thermal treatments. FT-IR and wet contact angle were used to further characterize the synthetized dyn-PDMS.
La durabilité environnementale et la multifonctionnalité sont aujourd'hui les principaux moteurs de la conception et des applications de revêtements intelligents. Dans une économie circulaire qui favorise les matériaux durables, le défi consiste à développer des matériaux de revêtement multifonctionnels en une seule étape. Le processus éco-efficace d'autostratification permet la formation spontanée de multicouches de polymères complexes en une seule étape de formulation, d'application et de durcissement. Cela permet la production simultanée d'une sous-couche et d'un revêtement de finition possédant toutes les propriétés nécessaires pour protéger un matériau. En outre, la formation d'un film en une seule étape d'application réduit considérablement les défauts d'adhérence et la contamination entre les couches. L'idée originale de cette étude était de concevoir une formulation de revêtement autostratifiant et auto-cicatrisant à partir d'une résine époxy biosourcée et d'un vitrimère à base de PDMS, en tirant parti des propriétés d'auto-cicatrisation des vitrimères. Cette classe de polymères récemment découverte possède des liaisons covalentes dynamiques. Ce mélange de résine époxy et de PDMS dynamique a été appliqué avec succès sur des substrats en polycarbonate par pulvérisation et a présenté une stratification de type I associée à des propriétés d'auto-cicatrisation à température ambiante. En outre, le revêtement a montré une grande adhérence au substrat, contrairement au PDMS dynamique appliqué directement sur le polycarbonate. La stratification a été observée par imagerie SEM-EDS. La propriété d'auto-cicatrisation a été prouvée par l'imagerie au microscope optique des rayures sous différents traitements thermiques. Le FT-IR et l'angle de contact humide ont été utilisés pour caractériser davantage le dyn-PDMS synthétisé.

Domaines

Matériaux
Fichier non déposé

Dates et versions

hal-04678377 , version 1 (27-08-2024)

Identifiants

Citer

Fabienne Samyn, Hugo Ferreira, Khoa Bui, Itzel Muro-Puente, Camille Biget, et al.. Eco-efficient, hydrophobic, self-healing and self-stratifying coating for polycarbonate. Progress in Organic Coatings, 2024, Progress in Organic Coatings, pp.108732. ⟨10.1016/j.porgcoat.2024.108732⟩. ⟨hal-04678377⟩
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