La technologie graftfast© est basée sur des réactions chimiques essentiellement radicalaires, elle est mise en œuvre sur un support à l’aide de deux réactifs : un amorceur et précurseur de polymère.

GRAFTFAST© est applicable à une grande diversité de surfaces d’intérêt, dont la composition peut-être choisie parmi une grande variété de matériaux. En effet, le procédé ne nécessite pas que la surface présente des caractéristiques particulières telles qu’une conductivité électrique élevée. Ainsi le support traité peut être de nature organique ou non organique, et également être de nature composite et présenter une composition non uniforme.

Le support peut ainsi présenter une surface inorganique comme celle des matériaux conducteurs tels que les métaux, les métaux nobles, les métaux oxydés, les métaux de transition, les alliages métalliques et par exemple le nickel, le zinc, l’or, le platine, le titane ou l’acier… La surface inorganique peut également être choisie parmi les matériaux semi-conducteurs employés dans l’électronique comme le silicium, le carbure de silicium, le gallium…

Il est également possible d’appliquer le procédé à des supports solides présentant une surface non conductrice comme les oxydes non conducteurs tels que la silice, l’alumine ou l’oxyde de manganèse. De manière plus générale, la surface inorganique du support solide peut être constituée, par exemple, d’un matériau amorphe, tel qu’un verre contenant généralement des silicates ou encore une céramique, aussi bien que cristallin comme le diamant.

Parmi les surfaces organiques auxquelles GRAFTFAST© s’applique avec succès on peut citer des polymères naturels comme le latex ou le caoutchouc, ou artificiels comme les dérivés de polyamide ou de polyéthylène, et notamment les polymères présentant des liaisons de type p comme les polymères portant des liaisons éthylèniques. Il est également possible d’appliquer le procédé à des surfaces organiques plus complexes telles que des surfaces comprenant des polysaccharides, comme la cellulose pour le bois ou le papier, des fibres artificielles ou naturelles, comme le coton ou le feutre, ainsi que des polymères fluorés tels que le polytétrafluoroéthylène (PTFE).

Il existe de nombreux amorceurs chimiques de polymérisation radicalaire, et on distingue notamment :

. les amorceurs thermiques qui sont utilisés spécifiquement dans un certain intervalle de température, en fonction de leur cinétique de décomposition ;

. les amorceurs photochimiques ou radiochimiques qui permettent la production de radicaux par des mécanismes plus ou moins complexes en présence de rayonnements particuliers ;

. les amorceurs doux qui agissent rapidement et dans des conditions normales de température et de pression.

La technologie GRAFTFAST© est généralement mise en œuvre à l’aide d’amorceurs doux, il demeure possible d’adapter la nature de l’amorceur en fonction de l’application envisagée ainsi que de celle du support qui est traité.

Le précurseur de polymère correspond à une ou plusieurs espèces monomériques qui vont former un film organique polymérique à la surface du matériau traité après réaction avec l’amorceur. Le précurseur de polymère comporte généralement des sels de diazonium dont la réactivité assure une liaison robuste entre le film polymérique et la surface sur laquelle il se forme. La réaction de ces molécules avec la surface entraine la formation de liaisons covalentes qui sont parmi les plus fortes dans le domaine de la chimie. Le précurseur de polymère peut également comporter par exemple des espèces monomériques vinyliques qui permettent la formation de structures polymériques de type PHEMA (Poly(2-hydroxyéthyl) méthacrylate), PBUMA (Polybutylemétacrylate) ou P4VP (Poly(4-vinylpyridine)) par exemple.

Schématiquement la réaction mise en œuvre dans le cadre de GRAFTFAST© peut être représentée ainsi :

La réaction se déroule en une seule étape au cours de laquelle le matériau à traiter est simplement immergé dans une solution aqueuse contenant les réactifs. GRAFTFAST© permet par exemple d’ancrer un film polymérique dont l’épaisseur varie de 1 à 800 nm avec un temps de réaction modulable et en général inférieur à 15 minutes. Les revêtements obtenus ont un aspect parfaitement homogène et conforme à la surface. En fonction de la nature du film polymérique il est possible de modifier les propriétés de surfaces du matériau revêtu.

Les autres techniques couramment utilisées pour des dépôts de couches de faible épaisseur (inférieurs à 5 µm) sont les techniques de spin-coating, de sol-gel, de dépôt plasma, d’activation photo chimique et d’électrogreffage.

GRAFTFAST© présente les avantages concurrentiels suivants par rapport aux procédés de revêtements existants :

. coûts réduits : inférieur au coût de la technologie sol-gel, pourtant une des techniques les moins onéreuses ;

. simplicité de mise en œuvre, le dépôt se fait par trempage dans un mélange facile à préparer et à température ambiante :

. grande variété de revêtements polymères (PAA, PHEMA, P4VP, PAN, PBuma) ;

. grande variété de substrats traités : conducteurs (Al, Ni, Zn, Pt, Inox, Ti, Au…) ou isolants (verre, polymères, bois, textiles…) ;

. rapidité des réactions ;

. synthèse en milieu aqueux : « chimie verte » et réduction des coûts de production et de traitement des déchets (effluents gazeux et liquides) ;