UV-C photodegradation and stabilization of polymers used in the medical-hospital industry

Résumé

La préoccupation concernant la contamination croisée, apparue lors de la pandémie de SARS-CoV-2 en 2019, a mis en évidence l’utilisation de lampes germicides UV-C. Cependant, malgré leur efficacité avérée contre les agents pathogènes, la lumière UV-C provoque des dommages aux matériaux tels que les polymères. Bien qu’il existe une vaste littérature sur la photodégradation des polymères sous UV-A et UV-B, les études en UV-C demeurent rares. Cette lacune a motivé le présent travail, qui vise à comprendre les effets du rayonnement UVC sur le polypropylène (PP), utilisé dans les seringues, et sur la poly(éther sulfone) (PESU), appliquée dans des composants médicaux, ainsi qu’à évaluer des stratégies de photoprotection. Les résultats ont montré que le PP présentait une augmentation inhabituelle de la viscosité complexe lors des essais rhéologiques, et la RMN du domaine temporel de l’hydrogène (¹H) a indiqué que l’UV-C favorise les réactions de ramification. Un plan d’expériences (DoE) a été employé pour optimiser la photoprotection du PP en combinant le dioxyde de titane avec du graphène à quelques couches (FLG) ou l’Irganox B215 (B215). La résonance paramagnétique électronique a révélé que l’ajout de FLG réduisait jusqu’à 30 % la formation d’hydroxyles, tandis que B215 réduisait de 25 %. L’étude a comparé les modes d’exposition continue et cyclique aux UV-C sur le PESU. Des essais de traction ont montré qu’une heure d’exposition réduisait déjà significativement les performances mécaniques. Analyses infrarouges, XPS etrhéologiques ont confirmé des altérations plus prononcées sous exposition cyclique. Enfin, des composites PESU/FLG et PESU/oxyde de graphène (GO) ont été évalués. Le FLG atténuait la formation d’hydroxyles, tandis que les composites avec GO présentaient un effet minimal, et les essais mécaniques ont montré une augmentation du module de Young. Ce travail fournit des résultats pertinents sur la photodégradation et la photoprotection du PP et du PESU sous UV-C, mettant en évidence les différences subtiles dans les mécanismes de dégradation et proposant des stratégies de photoprotection.

Date	2025
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Sandra A. Cruz (Directeur(-trice)), Nicole R. Demarquette (Codirecteur(-trice)), Manoel Gustavo Petrucelli Homem (Codirecteur(-trice)) & Emna Helal (Codirecteur(-trice))