PROCEDES DE FABRICATION D'UN ARTICLE REVETU D'UN FILM PHOTOCHROME ET LEUR APPLICATION EN OPTIQUE OPHTALMIQUE

La présente invention concerne d'une manière générale des procédés de fabrication d'un article, notamment en matière plastique, revêtu d'un film sol-gel photochrome éventuellement mésostructuré et les articles revêtus ainsi obtenus. Ces articles sont avantageusement employés dans le domaine de l'optique.

Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé de fabrication d'un article transparent, de préférence en une matière plastique, tel qu'une lentille ou une ébauche de lentille optique ou ophtalmique, revêtu d'un film photochrome.

Dans la présente demande, les matériaux mésoporeux sont définis comme des solides comportant dans leur structure des pores ayant une taille allant de 2 à 50 nm, appelés mésopores. Cette taille de pore est intermédiaire entre celle des macropores (taille > 50 nm) et celle des micropores de matériaux de type zéolite (taille < 2 nm). Ces définitions sont conformes à celles donnée par I ¹ IUPAC Compendium of Chemistry Terminology, 2 ^nd Ed., A. D. McNaught and A. Wilkinson, RSC, Cambridge, UK, 1997.

Les mésopores peuvent être vides, c'est-à-dire remplis d'air, ou seulement partiellement vides. Les mésopores sont généralement répartis aléatoirement dans la structure, avec une large distribution de taille. Les matériaux mésoporeux et leur préparation ont été largement décrits dans la littérature, notamment dans Science 1983, 220, 365371 ou The Journal of Chemical Society, Faraday Transactions 1985, 81, 545-548.

Dans la présente demande, les matériaux structurés sont définis comme des matériaux possédant une structure organisée, caractérisée plus spécifiquement par l'existence d'au moins un pic de diffraction dans un diagramme de diffraction des rayons X ou des neutrons. Les pics de diffraction observés dans ces types de diagramme peuvent être associés à la répétition d'une distance caractéristique du matériau, appelée période de répétition spatiale du système structuré.

Dans la présente demande, un matériau mésostructuré se définit comme un matériau structuré ayant une période de répétition spatiale allant de 2 à 50 nm.

Les matériaux mésoporeux structurés (ou mésoporeux ordonnés) sont une classe particulière de matériaux mésostructurés. Ce sont des matériaux mésoporeux ayant un arrangement spatial organisé des mésopores présents dans leur structure, dont il résulte donc une période de répétition spatiale. Le procédé classique de préparation de films mésoporeux, éventuellement mésoporeux structurés, consiste à préparer un sol peu polymérisé d'un matériau inorganique tel que la silice, à partir d'un précurseur tel qu'un tétraalcoxysilane, en particulier le

tétraéthoxysilane (TEOS), ce sol renfermant également de l'eau, un solvant organique généralement polaire tel que l'éthanol et un agent porogène, le plus souvent en milieu acide.

Lorsque l'agent porogène est un agent amphiphile, par exemple un agent tensioactif, il agit en tant qu'agent structurant et conduit généralement à des matériaux structurés, ce qui va maintenant être expliqué.

La concentration en agent tensioactif dans la solution est avant le dépôt largement inférieure à la concentration micellaire critique. Ce sol est alors déposé sur un support. Au cours de ce dépôt, le solvant organique s'évapore, ce qui enrichit le film en eau, agent tensioactif et silice, puis la concentration micellaire critique est atteinte. Le milieu solvant étant très polaire, les molécules d'agent tensioactif se regroupent en amas, formant des micelles présentant vers le solvant leurs têtes polaires.

Le réseau inorganique (par exemple la silice) grandit alors. La silice, elle aussi très polaire, forme une matrice autour des micelles plutôt qu'autour des molécules individuelles de su rfa étant et l'on obtient ainsi des espèces composites consistant en des micelles organiques revêtues de précurseurs minéraux. Le réseau grandit et piège ou encapsule les micelles à l'intérieur de la structure solide.

Dans un second temps, l'évaporation se poursuivant, les micelles changent éventuellement de forme et s'auto-organisent en structures plus ou moins ordonnées, par exemple en réseau hexagonal, cubique ou lamellaire jusqu'au séchage du film. L'arrangement final de la matrice minérale obtenue est gouverné par la forme des micelles générées par les molécules amphiphiles employées.

La taille des pores dans le matériau final dépend de la taille de l'agent porogène qui est piégé ou encapsulé à l'intérieur du réseau de silice. Lorsqu'un tensioactif (surfactant) est employé, la taille des pores dans le solide est relativement large car le réseau de silice est bâti autour des micelles, c'est-à-dire des particules colloïdales, formées par le surfactant. De manière inhérente, les micelles ont une taille plus grande que leurs constituants, si bien que l'emploi d'un surfactant en tant qu'agent porogène produit généralement un matériau mésoporeux.

Lorsque l'agent porogène n'est pas un agent amphiphile, il ne forme pas de micelles dans les conditions de la réaction et ne conduit pas à des matériaux structurés.

Une fois le réseau inorganique formé autour des mésopores contenant l'agent porogène, cet agent porogène peut éventuellement être éliminé du matériau, auquel cas un matériau mésoporeux est obtenu. Dans la présente demande, un matériau peut être qualifié de mésoporeux dès lors que l'agent porogène utilisé pour sa préparation a été éliminé au moins partiellement d'au moins une partie de ce matériau, c'est-à-dire qu'au moins une partie de ce matériau contient des mésopores au moins partiellement vides.

L'élimination de l'agent porogène peut se faire par calcination (chauffage à une température généralement de l'ordre de 400 ⁰ C), ou par des méthodes plus modérées (extraction par des solvants, par un fluide supercritique, UV/ozone, plasma).

A la place de la silice, il est possible d'utiliser d'autres matériaux inorganiques, par exemple des oxydes précurseurs métalliques ou métalloïdes, par exemple à base de titane, de niobium ou d'aluminium.

Les films mésoporeux décrits dans l'état de l'art présentent généralement des taux de porosité élevés, supérieurs à 40 % en volume, ces pores étant remplis d'air, et possèdent les propriétés qui en découlent, notamment un indice de réfraction et un coefficient diélectrique faibles.

Les applications préférentielles de ces films se situent dans le domaine de l'électronique.

Les matériaux mésoporeux peuvent servir d'hôtes à une grande variété d'espèces chimiques invitées ayant des propriétés intrinsèques particulières, une faculté qui peut être utilisée pour conférer au matériau des propriétés optiques, électriques, magnétiques, chimiques ou catalytiques particulières selon la nature de l'espèce invitée sélectionnée. La présente demande s'intéresse à l'incorporation de composés photochromes dans les pores de tels matériaux.

Le « bon fonctionnement » d'un photochrome dispersé dans une matrice, c'est-à-dire un photochromisme normal, avec des cinétiques de coloration et de décoloration rapides, nécessite un environnement hydrophobe et exempt de contraintes stériques.

Lors de la préparation de films photochromes, il convient donc d'optimiser les propriétés mécaniques des films en assurant cependant au photochrome un environnement favorable à sa coloration/décoloration. Pour satisfaire ces exigences, diverses solutions sont déjà connues. Il est tout d'abord possible d'incorporer le photochrome dans un polymère organique. Il est également possible d'incorporer le photochrome dans un film sol-gel « dense ». Typiquement, un sol ne contenant pas d'agent porogène est préparé, le plus souvent par hydrolyse et condensation simultanée de différents précurseurs. A ce sol est ajouté le photochrome, avant de procéder au dépôt du film. Les solutions les plus intéressantes en termes de fonctionnement du photochrome sont fournies par les matrices peu réticulées, dans lesquelles les chaînes polymériques sont en mouvement à température ambiante (Tg < 0 ⁰ C), ce qui diminue les contraintes stériques. Malheureusement, ces films non mésoporeux sont « mous » et possèdent une faible tenue mécanique. Des exemples de tels films peuvent être trouvés dans le brevet français FR 2795085 et l'article « Spirooxazine- and spiropyran-doped hybrid organic-inorganic matrices with very fast photochromic responses », Schaudel, B.; Guermeur, C; Sanchez, C; Nakatani K.; Delaire J.-A. J. Mater. Chem. 1997, 7, 61-65.

II est bien ∞nnu que le problème de l'obtention d'un film ayant de bonnes propriétés mécaniques tout en assurant au photochrome un environnement favorable à sa coloration/décoloration peut être résolu en utilisant un matériau mésoporeux dont l'espèce invitée est un matériau photochrome. En effet, la topologie des films de silice mésoporeux, avec la présence de zones

« molles » (dans lesquelles le photochrome est placé) au sein d'une matrice rigide, permet de combiner ces deux exigences. Les zones molles assurent un environnement favorable au fonctionnement du photochrome, c'est à dire au bon déroulement des cycles d'ouverture/fermeture. Des cinétiques de coloration et décoloration rapides sont obtenues, comparables à celles observées en solution. Les performances du système sont dans ce cas limitées uniquement par les caractéristiques intrinsèques à la molécule photochrome choisie, qui se comporte comme en milieu solvant.

Par ailleurs, les structures mésoporeuses de silice, contenant ou non un agent porogène de type tensioactif, possèdent une bonne tenue mécanique. Deux techniques de synthèse ont été utilisées dans l'état de l'art pour parvenir à des films photochromes mésoporeux ou mésostructurés. Ces deux méthodes, appelées imprégnation et synthèse directe, vont maintenant être présentées.

La technique d'imprégnation consiste à imprégner un film mésoporeux par une solution contenant un photochrome et est décrite notamment dans « Photochromism in spiropyran impregnated fluorinated mesoporous organosilicate films », Bae, J. Y.; Jung, J. I.; Bae, B.-S. J. Mater. Res. 2004, 19, 2503-2509. Dans cet article, un film possédant une matrice hydrophobe est préparé par hydrolyse acide (HCI) et condensation simultanées de TEOS (Si(OEt) ₄ , précurseur de silice) et d'un trialcoxy silane ayant une chaîne aliphatique fluorée liée au silicium, en présence du tensioactif CTAC (chlorure de cétyltriméthylammonium), les deux silanes étant utilisés dans un ratio de 9:1. Un film mésostructuré contenant le tensioactif est obtenu au bout de 24 heures de réaction à température ambiante. Puis, le tensioactif est éliminé par calcination à 350 ⁰ C, conduisant à un film mésoporeux ordonné, qui est alors imprégné pendant 12 heures par immersion dans une solution de photochrome (spiropyrane) dans l'éthanol. Une approche similaire est employée dans les brevets JP 2000-226572 (Canon Inc.) et

WO 02/41043, qui envisagent la préparation d'un film à matrice de silice (précurseur TMOS ou TEOS) ou à base d'un métal de transition, mésostructuré par le tensioactif CTAC ou un tensioactif de type copolymère à blocs. Celui-ci peut être éliminé par calcination à 550 ⁰ C ou extraction à basse température (< 110 ⁰ C) par un solvant (éthanol) ou un fluide supercritique. Un photochrome de type spiropyrane, par exemple, est alors incorporé par imprégnation, fournissant un film photochrome mésoporeux structuré possédant de bonnes propriétés mécaniques. Selon une variante divulguée dans le brevet JP 2000-226572, le tensioactif n'est

pas éliminé de la structure du film avant l'imprégnation par une solution de photochrome. Le matériau final est alors un film photochrome mésostructuré.

La deuxième grande technique de préparation de films photochromes mésoporeux ou mésostructurés est appelée "synthèse directe." Cette technique met en jeu la dissolution du photochrome dans le sol précurseur du film en présence d'un agent porogène, puis le dépôt et la polymérisation du sol. Généralement, l'agent porogène n'est pas éliminé de la structure du film.

Le brevet WO 02/41043 et l'article « Fast response photochromic mésostructurés », Wirnsberger, G.; Scott, B. J.; Chmelka, B. F.; Stucky, G. D. Adv. Mater. 2000, 12, 1450-1454 décrivent la préparation par synthèse directe de films à matrice de silice ou à base d'un métal de transition, mésostructurés par un surfactant de type copolymère tribloc poly(oxyde d'éthylène) - poly(oxyde de propylène) - poly(oxyde d'éthylène). L'épaisseur des films est de plusieurs μm. Le rapport molaire photochrome / Si est typiquement compris entre 1 ,5.10 ³ et 3,5.10 ³ . Le brevet WO 02/41043 décrit aussi l'ancrage covalent du photochrome à la matrice de silice ou au copolymère tribloc pendant la synthèse directe, en utilisant un photochrome dérivatisé portant une fonction trialcoxysilane, par exemple, capable de créer des ponts siloxane avec les précurseurs du réseau ou la matrice déjà synthétisée. Toutefois, l'ancrage à la matrice par une liaison covalente s'accompagne d'une diminution de l'efficacité du photochrome car celui-ci est contraint. L'incorporation de photochromes au sein d'une poudre mésostructurée de silice incorporant dans sa structure un tensioactif est décrite dans l'article « Photochromic mesostructured silica pigments dispersed in latex films », Andersson, N.; Alberius, P.; Ortegren, J.; Lingren, M.; Bergstrδm, L. J. Mater. Chem. 2005, 15, 3507-3513. Le photochrome est ajouté à un tensioactif (PE10400) avant la formation de la poudre, si bien que finalement il semble localisé dans la partie hydrophobe des micelles. La poudre est dans un second temps dispersée dans une suspension de polymère organique (latex) et l'ensemble est déposé sous forme de films de 70 à 150 μm d'épaisseur.

L'élimination à basse température, c'est-à-dire inférieure ou égale à 150 ⁰ C, d'un agent porogène incorporé dans un matériau mésostructuré à matrice hydrophobe n'est donc pas décrite. L'état de l'art décrit ou suggère seulement des méthodes d'élimination à basse température dans le cas d'agents porogènes incorporés dans des matériaux mésostructurés à matrice de silice ou d'oxydes de métaux de transition. Outre les brevets cités ci-dessus, on pourra se référer notamment au brevet US 5,858,457.

L'élimination d'un agent porogène incorporé dans un matériau mésostructuré à matrice hydrophobe est systématiquement réalisée par calcination du matériau à haute température (350-500 ⁰ C), généralement sous un flux d'oxygène ou d'air pendant parfois plusieurs heures, dans les brevets cités ci-dessus et notamment dans les demandes de brevets WO 03/024869 et US 2003/157311.

Or, il serait souhaitable de disposer d'un procédé de préparation de films photochromes mésoporeux par imprégnation basé sur l'élimination de l'agent porogène dans des conditions douces, car les procédés mettant en jeu une étape de calcination ne sont pas adaptés pour traiter des supports organiques qui seraient dégradés par les températures élevées de calcination, notamment les supports organiques transparents tels que des lentilles optiques ou ophtalmiques. De plus, l'exposition de films mésostructurés à de hautes températures peut conduire à un effondrement de la structure à cause des fortes déformations engendrées par ces traitements.

Un autre inconvénient des procédés mettant en jeu une calcination est une dépense énergétique importante, qui rend ces procédés de fabrication de films mésoporeux coûteux.

En outre, l'état de l'art ne décrit pas la préparation d'un matériau photochrome à matrice hydrophobe (matrice de silice modifiée par un groupe organique pendant la formation du réseau ou après) en mettant en jeu une synthèse directe. Seules des préparations de matériaux photochromes à matrice de silice non modifiée (ou autre métal ou métalloïde non porteur de groupes hydrophobes) sont envisagées par synthèse directe.

Un des inconvénients de ces films mésoporeux à matrice de silice est leur faible stabilité en présence d'une atmosphère chargée en humidité. Ces films ont une propension à se charger en eau au cours du temps, ce qui modifie leurs propriétés initiales.

Cette question de la stabilité des propriétés optiques des films mésoporeux ou mésostructurés est particulièrement importante si ceux-ci doivent être utilisés dans le domaine de l'optique, car, contrairement à des applications dans le domaine des semi-conducteurs, où l'on peut envisager une variation du coefficient diélectrique dans des limites prédéfinies sans affecter le fonctionnement du semi-conducteur, des variations très faibles d'indice de réfraction ont une conséquence immédiatement perceptible dans le domaine optique, par exemple en altérant la couleur et les performances du revêtement. Ainsi, il s'avère que les films à matrice de silice obtenus selon la technique décrite dans le brevet US 5,858,457 évoluent rapidement au cours du temps, en particulier en atmosphère humide et ne sont pas, en pratique, utilisables.

Il serait donc souhaitable de disposer de films (ou couches) photochromes présentant une stabilité accrue dans le temps, en particulier pour des applications dans le domaine de l'optique, et plus spécifiquement de l'optique ophtalmique.

L'obtention de films photochromes de qualité optique pose en outre de nombreuses difficultés. D'une part, il est nécessaire d'obtenir une répartition parfaitement homogène des composés photochromes dans le film lui-même, celui-ci ne devant présenter aucune caractéristique de diffusion de la lumière. D'autre part, les propriétés des composés photochromes ne doivent pas être affectées, ou tout au moins affectées à un degré tel que le photochromisme ne deviendrait plus exploitable, soit en raison d'une chute des propriétés photochromes (cinétique, colorabilité), soit d'une perte de composé photochrome par

dégradation en particulier lors de la préparation du film. Ce problème est d'autant plus crucial pour les composés photochromes de type spirooxazine, sensibles à leur environnement, en particulier à l'acidité du milieu dans lequel ils sont dissous, et très sensibles à la chaleur. Enfin, les films obtenus doivent être stables dans le temps, en particulier du point de vue de leurs propriétés photochromes.

La présente invention a donc pour but de fournir des procédés de fabrication de supports revêtus de films photochromes, notamment mésoporeux, possédant une matrice hydrophobe, qui résolvent les problèmes techniques ci-dessus, et qui puissent en particulier s'appliquer à tout type de support et notamment à des supports transparents en matériaux organiques, thermiquement sensibles.

L'invention a pour buts des procédés qui en outre évitent tout risque de détérioration des propriétés photochromes du composé photochrome lors de la préparation du film, tout en assurant une répartition homogène de ce composé photochrome au sein du film.

L'incorporation du photochrome au sein de la matrice hydrophobe doit être réalisée sans affecter la stabilité de la structure obtenue.

L'invention a encore pour buts des procédés tels que ci-dessus, dans lesquels le composé photochrome présente des constantes cinétiques proches de celles observées en milieu solvant.

Enfin, l'invention a pour but un support revêtu d'un film tel que ci-dessus, en particulier une lentille optique ou ophtalmique.

Les buts ci-dessus sont atteints, selon l'invention, par un premier procédé de fabrication d'un support revêtu d'un film photochrome mésoporeux, comprenant : a) la préparation d'un sol précurseur d'un film mésoporeux comprenant :

- un agent précurseur inorganique choisi parmi les composés de formule : M(X) ₄ (I) dans laquelle les groupes X, identiques ou différents, sont des groupes hydrolysables préférentiellement choisi parmi les groupes alcoxy, acyloxy et halogènes, de préférence alcoxy, et M représente un métal ou métalloïde tétravalent, de préférence le silicium ; - au moins un solvant organique ;

- au moins un agent porogène ;

- de l'eau ;

- et éventuellement un catalyseur d'hydrolyse des groupes X ; b) le dépôt d'un film du sol précurseur sur une surface principale d'un support ; c) optionnellement, la consolidation du film déposé ; d) l'élimination de l'agent porogène du film résultant de l'étape précédente et la formation d'un film mésoporeux ; e) l'imprégnation du film mésoporeux résultant de l'étape d) par une solution comprenant au

moins un agent photochrome ; et f) la récupération d'un support revêtu d'un film photochrome mésoporeux ; le procédé étant caractérisé en ce que :

(i) l'élimination de l'agent porogène s'effectue à une température ≤ 150 ⁰ C, de préférence ≤ 130 ⁰ C, mieux ≤ 120 ⁰ C et mieux encore ≤ 110 ⁰ C ; et

(ii) le procédé comprend une étape d'introduction d'au moins un agent précurseur hydrophobe porteur d'au moins un groupe hydrophobe dans le sol précurseur avant l'étape de dépôt b) du film du sol précurseur.

L'invention concerne également un second procédé de fabrication d'un support revêtu d'un film photochrome, comprenant : a) la préparation d'un sol précurseur d'un film photochrome comprenant :

- un agent précurseur inorganique choisi parmi les composés de formule :

M(X) ₄ (I) dans laquelle les groupes X, identiques ou différents, sont des groupes hydrolysables préférentiellement choisi parmi les groupes alcoxy, acyloxy et halogènes, de préférence alcoxy, et M représente un métal ou métalloïde tétravalent, de préférence le silicium ;

- au moins un solvant organique ;

- au moins un agent porogène ; - au moins un agent photochrome ;

- de l'eau ;

- et éventuellement un catalyseur d'hydrolyse des groupes X ; b) le dépôt d'un film du sol précurseur sur une surface principale d'un support et la formation d'un film photochrome ; c) optionnellement, la consolidation du film photochrome déposé ; et d) la récupération d'un support revêtu d'un film photochrome ; le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'introduction d'au moins un agent précurseur hydrophobe porteur d'au moins un groupe hydrophobe dans le sol précurseur avant l'étape de dépôt b) du film du sol précurseur. L'invention concerne encore un troisième procédé de fabrication d'un support revêtu d'un film photochrome, comprenant : a) la préparation d'un sol précurseur d'un film photochrome comprenant :

- un agent précurseur inorganique choisi parmi les composés de formule :

M(X) ₄ (I) dans laquelle les groupes X, identiques ou différents, sont des groupes hydrolysables préférentiellement choisi parmi les groupes alcoxy, acyloxy et halogènes, de préférence alcoxy, et M représente un métal ou métalloïde tétravalent, de préférence le silicium ;

- au moins un solvant organique ;

- au moins un agent porogène ;

- au moins un agent photochrome ;

- de l'eau ; - et éventuellement un catalyseur d'hydrolyse des groupes X ; b) le dépôt d'un film du sol précurseur sur une surface principale d'un support et la formation d'un film photochrome ; c) optionnellement, la consolidation du film photochrome déposé ; et d) la récupération d'un support revêtu d'un film photochrome ; le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend une étape de traitement du film après l'étape b) ou si elle existe, après l'étape c), par au moins un composé réactif hydrophobe porteur d'au moins un groupe hydrophobe.

L'invention sera décrite plus en détail en référence aux dessins annexés, dans lesquels

- la figure 1 est une représentation d'une partie du diagramme ternaire des phases obtenues dans les films TEOS / MTEOS / CTAB, qui permet de déterminer la structure ordonnée ou non d'un film selon l'invention préparé à partir de l'agent porogène CTAB, de l'agent précurseur inorganique TEOS et de l'agent précurseur hydrophobe MTEOS. Ces composés sont explicités dans la description qui suit. - la figure 2 est un exemple de spectre représentant la variation en fonction du temps de l'absorbance d'un film photochrome soumis à une irradiation UV interrompue sitôt atteinte l'absorbance maximale du film, permettant d'accéder à la constante cinétique de décoloration dans le noir du photochrome incorporé dans le film mésoporeux.

- la figure 3 est une représentation schématique de la morphologie d'un film mésoporeux à matrice de silice obtenu après élimination de l'agent porogène. Il ne s'agit pas d'un film mésoporeux selon l'invention, cependant un film mésoporeux à matrice hydrophobe selon l'invention contient à peu près les mêmes quantités de micropores et mésopores que le film de silice représenté sur la figure 3.

Par groupes « hydrophobes » on entend, dans le cadre de la présente invention, des combinaisons d'atomes qui ne sont pas susceptibles de s'associer avec des molécules d'eau, notamment par liaison hydrogène. Ce sont généralement des groupes organiques non polaires, exempts d'atomes chargés. Les groupes alkyle, phényle, fluoroalkyle, (poly)fluoro alcoxy[(poly)alkylènoxy] alkyle et l'atome d'hydrogène entrent donc dans cette catégorie.

De préférence, toutes les étapes des trois procédés selon l'invention s'effectuent à une température ≤ 150 ⁰ C, de préférence ≤ 130 ⁰ C, mieux ≤ 120 ⁰ C et mieux encore ≤ 110 ⁰ C.

Le premier procédé de l'invention va tout d'abord être décrit.

Les sols précurseurs de films mésoporeux sont connus et comprennent en général au moins un agent précurseur inorganique de formule (I) ou un hydrolysat de cet agent

précurseur, au moins un solvant organique, un agent porogène et de l'eau, le milieu dans lequel se trouve l'agent précurseur de formule (I) étant en général un milieu acide, le caractère acide du milieu étant obtenu par addition, par exemple, d'un acide minéral, typiquement HCI ou un acide organique tel que l'acide acétique, de préférence HCI. Cet acide remplit le rôle de catalyseur de condensation en catalysant l'hydrolyse des groupes X du composé de formule

(I)-

Dans la présente invention, ce sol précurseur comprend en outre au moins un agent précurseur hydrophobe porteur d'au moins un groupe hydrophobe. Il est généralement introduit dans le sol précurseur sous forme de solution dans un solvant organique. L'agent précurseur inorganique de formule (I) et l'agent précurseur hydrophobe sont les deux agents précurseurs de la matrice du film, dont les murs entoureront les mésopores dans le film mésoporeux final. Par "agent précurseur inorganique", il faut comprendre un agent organique ou inorganique qui, s'il était polymérisé seul, conduirait à la formation d'une matrice inorganique. Selon le premier procédé de l'invention (imprégnation), un support revêtu d'un film photochrome mésoporeux peut être obtenu par dissolution d'au moins un agent précurseur inorganique de formule (I), d'au moins un agent précurseur hydrophobe et d'au moins un agent porogène dans un mélange d'eau et de solvant organique, généralement dans un milieu hydro-alcoolique. Dans certains cas, un chauffage peut être employé pour faciliter la dissolution des différents composés. Une fois tous les composants dissous, le sol est si nécessaire refroidi et agité dans des conditions suffisantes (un chauffage peut être employé) pour permettre une co-condensation des précurseurs et éventuellement la formation avant le dépôt de particules colloïdales comprenant l'agent porogène dispersé à l'intérieur du réseau en croissance. Il est à noter que dans le cas d'un agent porogène tensioactif, les particules colloïdales (micelles) se forment au cours de l'étape de dépôt.

A l'issue de cette étape de polymérisation qui forme un composite, l'agent porogène est éliminé, fournissant un film mésoporeux aux pores remplis d'air, éventuellement structuré (ce qui n'est possible que dans le cas où l'agent porogène est de type amphiphile), qui est ensuite imprégné par une solution contenant au moins un photochrome. On obtient un film photochrome mésoporeux si l'agent porogène n'est pas de type amphiphile, et un film photochrome mésoporeux généralement structuré si l'agent porogène est de type amphiphile.

Comme indiqué ci-dessus, l'agent précurseur inorganique est choisi parmi les composés et mélanges de composés organométalliques ou organométalloïdes de formule :

M(X) ₄ (I) dans laquelle M représente un métal ou métalloïde tétravalent et les groupes X, identiques ou différents, sont des groupes hydrolysables choisis préférentiellement parmi les groupes alcoxy -O-R, en particulier alcoxy en d-C ₄ , acyloxy -0-C(O)R où R est un radical alkyle, préférentiellement en CrC ₆ , de préférence méthyle ou éthyle, les halogènes tels que Cl, Br et I

et les combinaisons de ces groupes. De préférence, les groupes X sont des groupes alcoxy, et en particulier méthoxy ou éthoxy, et mieux éthoxy, ce qui fait de l'agent précurseur inorganique (I) un alcoolate métallique ou de métalloïde.

Parmi les métaux tétravalents représentés par M, on peut citer des métaux tels que Sn ou des métaux de transition tels que Zr, Hf ou Ti. M représente de préférence le silicium et dans ce cas le composé (I) est le précurseur d'une matrice de silice ou de silicate d'au moins un métal.

Les composés (I) préférés sont les orthosilicates de tétraalkyle. Parmi ceux-ci, on utilise avantageusement le tétraéthoxysilane (ou orthosilicate de tétraéthyle) Si(OC ₂ Hs) ₄ noté TEOS, le tétraméthoxysilane Si(OCH ₃ ) ₄ noté TMOS, ou le tétrapropoxysilane Si(OC ₃ Hy) ₄ noté TPOS, et de préférence le TEOS.

Les agents précurseurs inorganiques de formule (I) présents dans le sol représentent en général de 10 à 30 % en masse par rapport à la masse totale du sol précurseur.

L'agent précurseur hydrophobe est préférentiellement choisi parmi les composés et les mélanges de composés de formules (II) ou (III) :

(R ¹ )ni(R ² )n ₂ M OU (R ³ )n3(R ⁴ )n ₄ M-R'-M(R ⁵ ) _n5 (R ⁶ )n6

(II) (III)

dans lesquelles :

- M représente un métal ou métalloïde tétravalent, de préférence Si, Sn, Zr, Hf ou Ti, mieux le silicium

- R ¹ , R ³ et R ⁵ , identiques ou différents, représentent des groupes hydrophobes hydrocarbonés saturés ou non, de préférence en CrC ₈ et mieux en CrC ₄ , par exemple un groupe alkyle, tel que méthyle ou éthyle, un groupe vinyle, un groupe aryle, par exemple phényle, éventuellement substitués, notamment par un ou plusieurs groupes alkyles en CrC ₄ , ou représentent les groupes analogues fluorés ou perfluorés des groupes hydrocarbonés précités, par exemple des groupes fluoroalkyles ou perfluoroalkyles ou bien des groupes (poly)fluoro ou perfluoro alcoxy[(poly)alkylènoxy]alkyle. De préférence R ¹ , R ³ et R ⁵ représentent le groupe méthyle.

- R ² , R ⁴ et R ⁶ , identiques ou différents, représentent des groupes hydrolysables, choisis préférentiellement parmi les groupes alcoxy -O-R, en particulier alcoxy en CrC ₄ , acyloxy -O- C(O)R où R est un radical alkyle, préférentiellement en C ₁ -C ₆ , de préférence méthyle ou éthyle, et les halogènes tels que Cl, Br et I. Ce sont de préférence des groupes alcoxy, notamment méthoxy ou éthoxy, et mieux éthoxy.

- R' représente un groupe divalent, par exemple un groupe alkylène linéaire ou ramifié, éventuellement substitué, un groupe cycloalkylène, éventuellement substitué, un groupe arylène, éventuellement substitué ou une combinaisons des groupes précités de même

catégorie et/ou de catégories différentes, notamment les groupes cycloalkylènealkylènes, biscycloalkylènes, biscycloalkylènealkylènes, arylènealkylènes, bisphénylènes et bisphénylènealkylènes. Parmi les groupes alkylènes préférés, on peut citer les groupes alkylènes linéaires en C ₁ -C ₁₀ , par exemple le groupe méthylène -CH ₂ -, le groupe éthylène -CH ₂ -CH ₂ -, butylène, hexylène, notamment 1,4-butylène et 1 ,6-hexylène et les radicaux alkylènes ramifiés en C ₃ -C ₁₀ tels que les radicaux 1 ,4-(4-méthyl pentylène), 1,6- (2,2,4-triméthyl hexylène), 1 ,5-(5-méthyl hexylène), 1 ,6-(6-méthyl heptylène), 1 ,5-(2,2,5- triméthyl hexylène), 1 ,7-(3,7-diméthyl octylène), 2,2-(diméthylpropylène) et 1,6-(2,4,4-triméthyl hexylène). Parmi les radicaux cycloalkylènes préférés, on peut citer les radicaux cyclopentylène et cyclohexylène, éventuellement substitués notamment par des groupes alkyles. R ¹ représente de préférence un groupe méthylène, éthylène ou phénylène.

- ni est un entier de 1 à 3, n ₂ est un entier de 1 à 3, ni + n ₂ = 4,

- n ₃ , n ₄ , n ₅ , et n ₆ sont des entiers de 0 à 3 à la condition que les sommes n ₃ + n ₅ et n ₄ + n ₆ soient différentes de zéro, et n ₃ + n ₄ = n ₅ + n ₆ = 3. Les agents précurseurs hydrophobes préférés sont les alkylalcoxysilanes, notamment les alkyltrialcoxysilanes, tel que le méthyltriéthoxysilane (MTEOS, CH ₃ Si(OC ₂ Hs) ₃ ), les vinylalcoxysilanes, notamment les vinyltrialcoxysilanes, tel que le vinyltriéthoxysilane, les fluoroalkyl alcoxysilanes, notamment les fluoroalkyl trialcoxysilanes tel que le 3,3,3- trifluoropropyltriméthoxysilane de formule CF ₃ CH ₂ CH ₂ Si(OCH ₃ ) ₃ et les arylalcoxysilanes, notamment les aryltrialcoxysilanes. On peut également employer des dialkyldialcoxysilanes tels que le diméthyldiéthoxysilane. L'agent précurseur hydrophobe particulièrement préféré est le méthyltriéthoxysilane (MTEOS).

En général, le rapport molaire de l'agent précurseur hydrophobe à l'agent précurseur inorganique de formule (I) varie de 10/90 à 50/50, mieux de 20/80 à 45/55, et est de préférence égal à 40/60, notamment lorsqu'on utilise le MTEOS comme agent précurseur hydrophobe dans le sol précurseur.

Généralement, l'agent précurseur hydrophobe porteur d'au moins un groupe hydrophobe représente de 1 à 50 % en masse par rapport à la masse totale du sol précurseur.

Les solvants organiques ou le mélange de solvants organiques convenant pour la préparation du sol précurseur selon l'invention sont tous des solvants classiquement utilisés, et plus particulièrement les solvants polaires, notamment les alcanols comme le méthanol, l'éthanol, l'isopropanol, l'isobutanol, le n-butanol et leurs mélanges. D'autres solvants, de préférence hydrosolubles, peuvent être employés, tels que le 1 ,4-dioxane, le tétrahydrofurane ou l'acétonitrile. Le solvant organique préféré est l'éthanol. En général, le solvant organique représente de 40 à 90 % en masse par rapport à la masse totale du sol précurseur.

L'eau présente dans le sol précurseur représente généralement de 10 à 20 % en masse de la masse totale du sol précurseur.

L'agent porogène du sol précurseur peut être un agent porogène amphiphile ou non amphiphile. Généralement, il s'agit d'un composé organique. Il peut être utilisé seul ou en mélange avec d'autres agents porogènes.

Comme agents porogènes non amphiphiles utilisables dans la présente invention, on peut citer :

- des polymères synthétiques tels que le polyoxyde d'éthylène, de masse molaire comprise entre 50000 et 300000, le polyéthylèneglycol, de masse molaire comprise entre 50000 et 300000,

- la gamma-cyclodextrine, l'acide lactique, et d'autres matériaux biologiques tels que des protéines ou des sucres tels que le D-glucose ou le maltose.

L'agent porogène est de préférence un amphiphile du type tensioactif. Une caractéristique essentielle d'un tel composé est qu'il est capable de former des micelles en solution suite à l'évaporation des solvants qui concentre la solution, pour conduire la formation d'un film mésostructuré à matrice minérale. Il joue donc le rôle d'agent structurant. Les composés tensioactifs peuvent être non ioniques, cationiques, anioniques ou amphotères. Ces agents tensioactifs sont pour la plupart disponibles dans le commerce.

Parmi les composés tensioactifs ioniques, on peut citer le dodécyl benzène sulfonate de sodium, les sulfates d'alcool gras éthoxylés, le bromure de cétyltriméthylammonium (CTAB), le chlorure de cétyltriméthylammonium (CTAC), le dodécylsulfate de sodium (SDS), l'acide azobiscyanopentanoïque.

Parmi les tensioactifs non ioniques, on peut citer les alcools gras éthoxylés, les diols acétylèniques éthoxylés, les composés du type copolymère à blocs comportant à la fois des blocs hydrophiles et des blocs hydrophobes, les poly(alkylènoxy)alkyl-éthers et les surfactants incorporant un groupe sorbitane. Parmi les surfactants du type copolymère à blocs, on utilise de préférence les triblocs dans lesquels un bloc hydrophobe poly(oxyde d'alkylène) avec un motif oxyde d'alkylène comportant au moins trois atomes de carbone, tel que le bloc poly(oxyde de propylène), est lié linéairement et de façon covalente à ses deux extrémités à un bloc hydrophile poly(oxyde d'alkylène) tel que le bloc poly(oxyde d'éthylène), ou les copolymères diblocs dans lesquels, par exemple, un bloc poly(oxyde d'éthylène) est lié linéairement et de façon covalente à un bloc poly(oxyde de butylène) ou poly(oxyde de propylène). On peut citer à titre d'exemple les polyoxyéthylène-polyoxypropylène-polyoxyéthylène (PEO-PPO-PEO) tels que ceux décrits par Zhao et al. dans J. Am. Chem. Soc. 1998, 720, 6024-6036, ou ceux commercialisés par BASF sous la dénomination PLURONIC ^® , notés (EO) _x -(PO) _y -(EO) _z ou HO(CH ₂ CH ₂ O) _x - (CH ₂ CH(CH ₃ )O) _y -(CH ₂ CH ₂ O) _z H, ou les polyoxyéthylène-polyoxybutylène-polyoxyéthylène (PEO-PBO-PEO) notés (EO) _x -(BO)y(EO) _z ou HO(CH ₂ CH ₂ O) _X -(CH ₂ CH(CH ₃ CH ₂ )OV (CH ₂ CH ₂ O) _Z H, ou bien les copolymères à blocs PEO-PPO ramifiés commercialisés par BASF sous la dénomination TETRONIC ^® , qui sont des copolymères à blocs tétrafonctionnels issus

de l'addition séquencée d'oxyde de propylène et d'oxyde d'éthylène sur l'éthylènediamine. Dans les formules ci-dessus, x et z sont de préférence supérieurs à 5, y est de préférence supérieur à 20.

Des exemples spécifiques des composés ci-dessus sont le PE6800 de formule (EO) ₇₃ - (PO) ₂₈ -(EO) ₇₃ et le PE10400 de formule (EO) ₂₇ -(PO) ₆ I-(EO) ₂₇ , Tetronic 908 (également connu sous le nom Poloxamine 908), Pluronic F68, F77, et F108. Il est également possible d'employer les copolymères triblocs inverses de ceux décrits ci-dessus, par exemple les triblocs PPO-PEO-PPO.

Parmi les surfactants du type poly(alkylènoxy)alkyl-éthers, on préfère les poly(éthylènoxy)alkyl-éthers, de formule générale C _n H _2n+ i(OCH ₂ CH ₂ ) _x OH, notamment ceux pour lesquels n > 12 et x > 8, par exemple les surfactants commercialisés par ICI sous la dénominations BRU ^® , tels que BRIJ 56 ^® (Ci ₆ H ₃₃ (OCH ₂ CH ₂ ) ₁₀ OH), BRIJ 58 ^® (Ci ₆ H ₃₃ (OCH ₂ CH ₂ ) ₂₀ OH) et BRIJ 76 ^® (polyoxyéthylène (10) stéaryl éther ou C ₁₈ H ₃₇ (OCH ₂ CH ₂ ) ₁₀ OH). Parmi les surfactants incorporant un groupe sorbitane, on peut utiliser les surfactants commercialisés par ICI sous la dénomination TWEEN ^® , qui sont des polyoxyéthylène sorbitane estérifiés par des acides gras, ou les surfactants commercialisés par Aldrich Chem. Co. sous la dénomination SPAN ^® , qui ont une tête sorbitane estérifiée par des acides gras.

Les agents porogènes préférés sont le CTAB et les copolymères diblocs ou triblocs, préférentiellement triblocs, d'oxyde d'éthylène et d'oxyde de propylène.

En général, l'agent porogène représente de 2 à 10 % de la masse totale du sol précurseur. Typiquement, le rapport de la masse d'agents porogènes à la somme de la masse d'agents précurseurs de formule (I) et de la masse d'agents précurseurs hydrophobes porteurs d'au moins un groupe hydrophobe ajoutés dans le sol précurseur, varie de 0,01 à 5, de préférence de 0,05 à 1.

Un procédé particulièrement recommandé pour la préparation du sol précurseur d'un film mésoporeux selon le premier procédé de l'invention (étape a)) est un procédé en deux étapes d'incorporation des agents précurseurs, comprenant une première étape de préhydrolyse et de condensation en présence généralement d'un catalyseur acide de l'agent précurseur inorganique de formule (I) tel que défini précédemment (formant ce qui sera appelé un "sol de silice" dans le cas où l'agent précurseur inorganique de formule (I) est un précurseur de silice), suivie d'une deuxième étape de mélange avec l'agent précurseur hydrophobe avec éventuellement introduction concomitante de l'agent porogène.

L'intérêt d'une telle hydrolyse en deux étapes est de pouvoir introduire des quantités élevées d'agent précurseur hydrophobe et atteindre un rapport molaire de l'agent précurseur hydrophobe à l'agent précurseur inorganique de formule (I) aussi haut que 50/50, en préservant une structure ordonnée dans le film.

L'hydrolyse est effectuée en milieu acide, en ajoutant de l'eau à un pH généralement inférieur à 4, mieux inférieur à 2, et le plus souvent allant de 1 à 2.

Lors de la première étape, l'hydrolyse du composé M(X) ₄ est de préférence effectuée en présence d'un léger excès d'eau, typiquement une quantité d'eau de plus de 1 à 1,5 fois la quantité molaire d'eau nécessaire pour une hydrolyse stœchiométrique des groupements hydrolysables du composé M(X) ₄ . On laisse ensuite la réaction se poursuivre (vieillissement du sol). Au cours de cette opération, le sol est préférentiellement maintenu à une température de l'ordre de 50 à 70 ⁰ C, typiquement 60 ⁰ C, pendant 30 minutes à 2 heures. On peut aussi procéder à la condensation à des températures plus basses, mais avec des temps de condensation plus longs.

De préférence encore, le sol précurseur doit être déposé et le film de sol précurseur formé rapidement après introduction de l'agent précurseur hydrophobe dans le sol précurseur, préférentiellement dans un temps de 5 minutes ou moins, et mieux dans un temps de deux minutes ou moins après introduction de l'agent précurseur hydrophobe. Procéder dans ce délai très court permet de minimiser la réaction de condensation de l'agent précurseur hydrophobe avant le dépôt et la formation du film. En d'autres termes, on induit simplement une hydrolyse partielle de l'agent précurseur hydrophobe sans induire une formation significative d'espèces condensées provenant de cet agent.

L'étape de dépôt b) du film de sol précurseur sur la surface principale du support peut se faire par tout procédé classique, par exemple dépôt au trempé, dépôt par pulvérisation ou dépôt par centrifugation, de préférence par centrifugation. De préférence, l'étape b) de dépôt est effectuée dans une atmosphère présentant un taux d'humidité relative (HR) variant de 40 à 80 %.

L'étape de consolidation c) de la structure du film de sol précurseur déposé consiste à éventuellement terminer l'élimination du solvant ou mélange de solvants organiques du film de sol précurseur et/ou de l'excès éventuel d'eau et poursuivre la condensation, par exemple des silanols résiduels présents dans le sol dans le cas d'une matrice à base de silice, généralement par chauffage dudit film. De préférence, l'étape c) s'effectue par chauffage à une température ≤ 150 ⁰ C, de préférence ≤ 130 ⁰ C, mieux ≤ 120 ⁰ C et mieux encore ≤ 110 ⁰ C. Au cours de l'étape d), l'élimination de l'agent porogène peut être partielle ou totale. De préférence, l'étape d) élimine au moins 90 % en masse de la masse totale d'agent porogène présent dans le film résultant de l'étape précédente, mieux au moins 95 % en masse et encore mieux au moins 99 % en masse. Cette élimination est réalisée par toute méthode appropriée permettant de travailler à basse température, c'est-à-dire à une température ≤ 150 ⁰ C, de préférence ≤ 130 ⁰ C, mieux ≤ 120 ⁰ C et mieux encore ≤ 110 ⁰ C. On peut citer notamment les méthodes bien connues d'extraction par solvant ou fluide à l'état supercritique, de dégradation à l'ozone, de traitement par plasma par exemple d'oxygène ou d'argon ou décharge corona ou de photo-dégradation par exposition à un rayonnement lumineux. Cette dernière technique est

notamment décrite dans la demande US 2004/0151651. Une extraction par un fluide supercritique (typiquement le CO ₂ supercritique) d'un tensioactif au sein d'un matériau mésostructuré est pratiquée par exemple dans le brevet JP 2000-226572.

De préférence, l'élimination de l'agent porogène se fait par extraction. Plusieurs extractions successives peuvent être réalisées, de façon à parvenir au niveau d'extraction souhaité.

De préférence, l'extraction se fait au moyen d'un solvant organique ou mélange de solvants organiques en trempant le film formé et éventuellement consolidé dans un solvant ou un mélange de solvants de préférence organiques portés à une température ≤ 150 ⁰ C. On utilise de préférence un solvant au reflux. Tout solvant ayant un point d'ébullition ≤ 150 ⁰ C, de préférence ≤ 130 ⁰ C, mieux ≤ 120 ⁰ C et mieux encore ≤ 110 ⁰ C peut convenir. Les solvants préférés sont les alcanols, en particulier l'éthanol (Teb = 78 ⁰ C), les alkylcétones, en particulier l'acétone (Teb = 56 ⁰ C) et les chloroalcanes tels que le dichlorométhane ou le chloroforme. On utilise de préférence un solvant non toxique tel que l'acétone ou l'éthanol. L'acétone est particulièrement bien adaptée à une élimination de tensioactifs du type CTAB ou CTAC par solubilisation. L'extraction par un solvant peut également être efficacement réalisée à température ambiante, sous agitation, avec l'aide des ultrasons.

L'extraction de l'agent porogène au moyen d'un solvant organique permet un meilleur contrôle de l'épaisseur finale du film mésoporeux que dans le cas de la calcination. Les composés photochromes utilisables dans la présente invention sont en général des composés organiques. Ce sont en général des composés hydrophobes. Un composé présentant des propriétés photochromes se définit comme un composé capable de subir une transformation chimique réversible par photo-irradiation le faisant passer d'une première forme à une seconde forme ayant un spectre d'absorption différent. Les agents photochromes utilisables dans le cadre de la présente invention sont des composés qui, lorsqu'ils sont excités par un rayonnement lumineux, présentent au moins une longueur d'onde d'absorption maximale dans le domaine 400-700 nm.

Les agents photochromes incorporés dans les films du procédé de la présente invention peuvent être, sans limitation, des dérivés de l'oxazine, en particulier des spirooxazines, des chromènes, des composés photochromes dérivés du chromène tels que des pyranes, en particulier des spiropyranes, des fulgides et fulgimides, et des dérivés organométalliques de dithizonate, et leurs mélanges.

Les composés comprenant un motif oxazine, en particulier les spirooxazines, sont des composés photochromes bien connus. Ils sont décrits, entre autres, dans les documents US 4,562,172, US 3,578,602, US 4,215,010, US 4,720,547, US 5,139,707, US 5,114,621 , US

5,529,725, US 5,645,767, US 5,658,501, WO 87/00524, WO 96/04590, JP 03251587, FR

2647789, FR 2647790, FR 2763070, EP 0245020 et EP 0783483.

Les composés d'oxazine préférés sont les composés de type spiro[indolino] benzoxazine, spiro[indolino] naphtoxazine et spiro[indolino] pyridobenzoxazine. Parmi les composés d'oxazine préférés, on peut citer les composés comprenant le motif de base suivant

dans lequel R désigne un groupe alkyle, linéaire ou ramifié, et X un atome de carbone ou d'azote. Les positions aromatiques de ce composé peuvent être substituées. Des exemples spécifiques de tels composés sont les composés de formules (IV) à (Vl) présentés ci-dessous

(IV) (V) (Vl)

Les chromènes et les composés photochromes du chromène sont également bien connus et sont décrits, entre autres, dans les documents EP 0246114, EP 0401958, EP 0562915, EP 0629656, EP 0676401, FR 2688782, FR 2718447, WO 90/07507, WO91/06861, WO 93/17071 , WO 94/20869, US 3,567,605, US 5,066,818, US 5,395,567, US 5,451,344, US 5,645,767, US 5,656,206 et US 5,658,501. Le chromène est représenté par la structure suivante :

Les composés photochromes comprenant un motif chromène préférés peuvent être représentés par la formule :

dans laquelle le fragment :

représente un radical hydrocarboné aromatique éventuellement substitué ou un radical hétérocyclique insaturé éventuellement substitué, R ¹ et R ² représentent des radicaux, identiques ou différents, choisis parmi un atome d'hydrogène, un radical hydrocarboné éventuellement substitué et un radical amino substitué, ou forment en combinaison un cycle, et R ³ et R ⁴ représentent des radicaux, identiques ou différents, choisis parmi un atome d'hydrogène, un radical hydrocarboné éventuellement substitué et un radical amino substitué.

Parmi ces composés, une première classe préférée est celle des naphtopyranes, en particulier ceux possédant deux groupements phényle substitués ou non sur le carbone en position adjacente à l'oxygène du noyau pyranique. De tels composés photochromes présentent une excellente résistance vis à vis de la dégradation par des radicaux en milieu aqueux. Un exemple d'un tel composé est le composé (VII) présenté ci-dessous :

Une seconde classe préférée de dérivés du chromène est celle des spiropyranes. Les spiropyranes préférés comprennent le motif de base suivant :

dans lequel R désigne un groupe alkyle, linéaire ou ramifié. Les positions aromatiques de ce composé peuvent être substituées. Un exemple d'un tel composé est le composé (VIII) présenté ci-dessous :

Les composés photochromes fulgides et fulgimides sont des composés connus et sont décrits entre autres dans les brevets US 4,931 ,220 et EP 0629656.

De même, les composés organométalliques de dithizonate sont connus et décrits dans le brevet US 3,361,706.

Les composés photochromes préférés sont les dérivés du chromène et les dérivés d'oxazine tels que les benzoxazines et les naphtoxazines, en particulier les dérivés spirooxazine du type spiro[indolino] benzoxazine, spiro[indolino] naphtoxazine et spiro[indolino] pyridobenzoxazine.

L'incorporation du photochrome dans le film peut être réalisée post-synthèse par imprégnation en utilisant un film mésoporeux déjà formé en tant qu'hôte (premier procédé de l'invention) ou pendant la synthèse du film proprement dit (deuxième et troisième procédés de l'invention, qui seront décrits plus tard).

Dans le cadre du premier procédé de l'invention, le film mésoporeux résultant de l'étape d) est imprégné par une solution d'au moins un agent photochrome dissous dans un solvant ou un mélange de solvants organiques. Ledit solvant doit être capable d'établir des interactions favorables avec la matrice mésoporeuse afin d'assurer une bonne diffusion de l'agent photochrome dans la matrice. Parmi les solvants utilisables, on peut citer notamment le N,N-diméthylformamide (DMF), le tétrahydrofurane (THF), l'éthanol, le cyclohexane, la N- méthylpyrrolidone (NMP), et plus généralement tout bon solvant des photochromes (alcanes, xylènes, toluène...). La solution d'agent photochrome peut comprendre en tant qu'adjuvant un agent de stabilisation du composé photochrome. L'imprégnation du film peut être réalisée, sans limitation, en plongeant le support revêtu du film dans une solution d'agent photochrome, ou bien par dépôt par centrifugation d'une solution de photochrome sur le film mésoporeux. A l'issue de cette étape d'imprégnation, le support revêtu d'un film mésoporeux photochrome est récupéré.

Le film est imprégné par la solution d'imprégnation de façon à obtenir l'effet photochrome recherché dans le film final. Généralement, la masse d'agent photochrome introduit dans le film représente de 1 à 10 % de la masse du film mésoporeux obtenu après l'élimination de l'agent porogène et avant l'étape d'imprégnation. La masse d'agent photochrome introduit dans le film lors de l'imprégnation peut être mesurée en réalisant son extraction, par exemple par trempage du film photochrome dans un solvant. On peut utiliser dans le procédé de l'invention tout agent photochrome classique, seul ou en mélange avec d'autres composés photochromes, pourvu qu'ils puissent être solubilisés dans un solvant ou un mélange de solvants de façon à pouvoir préparer une solution destinée à imprégner le film mésoporeux de l'invention.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier procédé de l'invention comprend en outre une étape de traitement du film après l'étape b) ou si elle existe, après l'étape c), par au moins un composé réactif hydrophobe porteur d'au moins un groupe hydrophobe, ledit composé réactif hydrophobe étant différent dudit agent précurseur hydrophobe.

Une telle étape est destinée à renforcer le caractère hydrophobe du film. Elle est déclinée sous différentes formes dans la littérature.

La demande US 2003/157311 décrit le post-traitement d'un film mésoporeux (après élimination de l'agent porogène) avec de l'hexaméthyldisilazane (HMDS), appliqué en phase liquide, suivi d'une étape de chauffage à 350 ⁰ C. Le but de ce post-traitement à I ¹ HMDS est de limiter la quantité d'eau adsorbée dans les pores du matériau mésoporeux, afin de conserver une constante diélectrique faible.

La demande WO 99/09383 décrit également le post-traitement d'un gel mésoporeux de TEOS avec le triméthylchlorosilane, après qu'un échange de solvant a été effectué sur le gel. Après ce post-traitement, le gel est remis en solution sous l'effet d'un traitement aux ultrasons, déposé sur un substrat puis calciné une heure à 450 °C.

De tels procédés n'apparaissent pas adaptés pour traiter des supports organiques qui seraient dégradés par les hautes températures de calcination. Dans la présente invention, l'étape additionnelle de post-traitement par ledit composé réactif hydrophobe s'effectue à une température ≤ 150 ⁰ C, de préférence ≤ 130 ⁰ C, mieux ≤ 120 ⁰ C et mieux encore ≤ 110 ⁰ C.

Le traitement du film par le composé réactif hydrophobe ou le mélange de composés réactifs hydrophobes s'effectue selon l'invention de préférence par contact du composé réactif hydrophobe ou du mélange de composés réactifs hydrophobes à l'état liquide ou de vapeur, de préférence de vapeur, avec ledit film. En phase liquide, il est avantageux de dissoudre le composé réactif hydrophobe dans un solvant et de porter cette solution à reflux en y ayant au préalable plongé le film devant être traité.

Dans le cas d'une matrice à base de silice, le composé réactif hydrophobe est réactif vis-à-vis des groupes silanols. Il est possible d'utiliser un large excès de composé réactif hydrophobe par rapport à la quantité de groupes silanols à greffer pour accélérer la réaction. Selon une première variante, cette étape additionnelle, appelée "greffage postsynthétique", est réalisée au cours de l'étape d'élimination d) de l'agent porogène. Cette variante est particulièrement adaptée lorsque cette étape d) est une étape d'extraction par solvant. Ainsi, on peut combiner les deux traitements en utilisant une solution d'agent réactif hydrophobe porteur d'au moins un groupe hydrophobe dans un solvant d'extraction de l'agent porogène.

Selon une deuxième variante, l'étape additionnelle de greffage post-synthétique est réalisée après l'étape d'élimination d) de l'agent porogène mais avant l'étape e) d'imprégnation.

Selon une troisième variante, l'étape additionnelle de greffage post-synthétique est réalisée après l'étape e) d'imprégnation, c'est-à-dire sur un film incorporant un agent photochrome. Cet ordre de réalisation des étapes de greffage et d'imprégnation est relativement inhabituel compte tenu de l'état de la technique.

Selon une quatrième variante, l'étape additionnelle de greffage post-synthétique est réalisée avant l'étape d'élimination de l'agent porogène.

Les composés réactifs hydrophobes porteurs d'au moins un groupe hydrophobe convenant particulièrement pour la présente invention sont des composés d'un métal ou métalloïde tétravalent, préférentiellement du silicium, comportant une seule fonction capable de réagir avec les groupes hydroxyles restants dans le film, en particulier une fonction Si-Cl,

Si-NH-, Si-OR où R est un groupe alkyle, de préférence en d-C ₄ .

De préférence, ledit composé réactif hydrophobe est choisi parmi les composés et les mélanges de composés de formule (IX) :

(R ¹ ) ₃ (R ² )M (IX)

dans laquelle :

- M représente un métal ou métalloïde tétravalent, par exemple Si, Sn, Zr, Hf ou Ti, de préférence le silicium.

- les groupes R ¹ , identiques ou différents, représentent des groupes hydrophobes hydrocarbonés saturés ou non, de préférence en C _r C ₈ et mieux en C _r C ₄ , par exemple un groupe alkyle, tel que méthyle ou éthyle, un groupe vinyle, un groupe aryle, par exemple phényle, éventuellement substitués, notamment par un ou plusieurs groupes alkyles en C ₁ -C ₄ , ou représentent les groupes analogues fluorés ou perfluorés des groupes hydrocarbonés précités, par exemple des groupes fluoroalkyles ou perfluoroalkyles, ou bien des groupes (poly)fluoro ou perfluoro alcoxy[(poly)alkylènoxy]alkyle. De préférence, le groupe R ¹ est un groupe méthyle.

- le groupe R ² représente un groupe hydrolysable, choisi préférentiellement parmi les groupes alcoxy -O-R, en particulier alcoxy en C _r C ₄ , acyloxy -0-C(O)R où R est un radical alkyle, préférentiellement en Ci-Ce, de préférence méthyle ou éthyle, amino éventuellement substitué par un ou deux groupes fonctionnels, par exemple un groupe alkyle ou silane, et les halogènes tels que Cl, Br et I. Ce sont de préférence des groupes alcoxy, notamment méthoxy ou éthoxy, chloro ou -NHSiMe ₃ . Comme composé réactif hydrophobe, on peut utiliser avantageusement un fluoroalkyl chlorosilane, notamment un tri(fluoroalkyl)chlorosilane ou un fluoroalkyl dialkyl chlorosilane tel que le 3,3,3-trifluoropropyldiméthyl chlorosilane de formule CF ₃ -CH ₂ -CH ₂ -Si(CHa) ₂ CI, un alkylalkoxysilane, notamment un trialkylalcoxysilane, tel que le triméthylméthoxysilane (CH ₃ ) ₃ Si0CH ₃ , un fluoroalkyl alcoxysilane, notamment un tri(fluoroalkyl)alcoxysilane ou un fluoroalkyl dialkyl alcoxysilane, un alkylchlorosilane, notamment un trialkylchlorosilane, tel que le triméthylchlorosilane, un trial kylsilazane ou un hexaalkyldisilazane. Le composé réactif hydrophobe est nécessairement différent de l'agent précurseur hydrophobe employé dans le sol précurseur.

Dans un mode préféré de réalisation, le composé réactif hydrophobe comprend un groupe trial kylsilyle, préférentiellement un groupe triméthysilyle, et un groupe silazane, en particulier un groupe disilazane. Le composé réactif hydrophobe particulièrement préféré est l'héxaméthyldisilazane (CH ₃ ) ₃ Si-NH-Si(CH ₃ ) _3j noté HMDS. Selon le premier procédé de l'invention, le film photochrome final peut être ordonné ou non. Comme il a été dit précédemment, on utilise de préférence un agent porogène amphiphile qui joue le rôle d'agent structurant, si bien que le film photochrome final possède généralement une structure ordonnée. D'une manière générale, un film structuré possède de meilleures propriétés mécaniques, et les moyens de contrôle de la reproductibilité de son procédé d'obtention sont plus aisés.

Par structure ordonnée ou organisée, on entend une structure présentant une organisation périodique dans une épaisseur d'au moins 20 nm, et dans une zone de dimension d'au moins 20 nm, préférentiellement 300 nm dans le plan de la couche déposée.

La structure ordonnée peut être notamment de type hexagonale 3d, cubique ou hexagonale 2d, au moins localement. La structure hexagonale 3d est constituée de micelles sphériques agencées suivant un réseau analogue à un empilement hexagonal compact. Son groupe d'espace est P6 ₃ /mmc. La structure cubique (groupe d'espace Pm3n) est formée de micelles ellipsoïdales et sphériques. La structure hexagonale 2d (groupe d'espace c2m) est constituée de micelles cylindriques.

La figure 1 annexée à la présente demande représente une partie du diagramme ternaire des phases obtenues dans les films TEOS / MTEOS / CTAB. Elle montre quelles structures ordonnées (phases) sont obtenues dans le gel final à partir d'un sol comprenant ces trois constituants suivant les valeurs de leurs ratios molaires. Lorsque le rapport molaire MTEOS/TEOS atteint une valeur limite supérieure à 1 , les films peuvent ne plus être structurés. Lorsque le rapport molaire MTEOS/TEOS est inférieur à cette valeur limite, le film mésoporeux selon l'invention peut présenter une structure organisée de type hexagonale 3d, cubique ou hexagonale 2d, selon la proportion de CTAB employée. Les rapports molaires CTAB/TEOS délimitant les phases se déplacent vers des valeurs d'autant plus élevées que le rapport molaire MTEOS/TEOS croît.

Par exemple, lorsque l'agent porogène est le CTAB, l'agent précurseur inorganique le TEOS et l'agent précurseur hydrophobe le MTEOS (introduit dans le sol précurseur avant l'étape de dépôt b)), pour un rapport molaire MTEOS/TEOS = 1, on obtient :

- une structure ordonnée de type hexagonale 3d pour 0,210 ≤ (CTAB/TEOS) ≤ 0,280 ; - une structure ordonnée de type cubique pour 0,297 ≤ (CTAB/TEOS) ≤ 0,332 ;

- une structure ordonnée de type hexagonale 2d pour 0,350 ≤ (CTAB/TEOS) ≤ 0,385. Préférentiellement, les quantités des deux agents précurseurs et de l'agent porogène sont choisies dans l'étape a) de telle sorte que les films mésoporeux obtenus selon le premier

procédé de l'invention à l'issue de l'étape d) présentent une structure ordonnée de type hexagonale 3d.

Le deuxième et le troisième procédé de l'invention, qui sont des procédés dits de "synthèse directe", vont maintenant être décrits. Ils diffèrent du premier procédé en ce que l'agent photochrome est incorporé dans le sol précurseur et non après la préparation du film mésoporeux.

Les constituants qui peuvent être employés dans ces deux derniers procédés sont les mêmes que ceux employés dans le premier procédé et ne seront pas décrits une nouvelle fois. De même, les étapes de dépôt et de consolidation peuvent être réalisées de la même manière. Seules les différences entre les différents procédés seront signalées ci-après.

Le deuxième procédé met généralement en jeu la dissolution d'au moins un agent précurseur inorganique, d'au moins un agent précurseur hydrophobe, d'au moins un agent porogène et d'au moins un photochrome dans un mélange d'eau et de solvant organique pour former un sol précurseur d'un film photochrome. Ce sol précurseur est polymérisé et forme généralement un film photochrome mésostructuré dans le cas où l'agent porogène est de type amphiphile, et un film simplement photochrome dans le cas où il ne l'est pas. Comme pour le premier procédé, une incorporation des agents précurseurs en deux étapes est préférée.

Le troisième procédé de l'invention diffère du deuxième en ce que la matrice n'est pas rendue hydrophobe par incorporation dans le sol précurseur d'au moins un agent précurseur hydrophobe, mais par hydrophobation post-synthèse du film photochrome par traitement de celui-ci par au moins un composé réactif hydrophobe porteur d'au moins un groupe hydrophobe tel que décrit précédemment. Cela signifie qu'aucun agent précurseur hydrophobe n'est incorporé dans le sol précurseur. Cette étape d'hydrophobation post-synthèse est réalisée après l'étape b) de dépôt ou si elle existe, après l'étape c) de consolidation. La réalisation d'un tel traitement sur un film renfermant dans sa structure un agent porogène et/ou un agent photochrome n'était pas connue.

Dans le troisième procédé de l'invention, la matrice du film n'est formée qu'à partir d'un seul type d'agent précurseur, l'agent précurseur inorganique.

Dans le cadre du second procédé de l'invention, il est possible de réaliser un post- traitement du film par au moins un composé réactif hydrophobe porteur d'au moins un groupe hydrophobe, tel que décrit précédemment dans le cadre du premier et du troisième procédé de l'invention.

Dans le cadre du second et du troisième procédé de l'invention, l'incorporation de l'agent photochrome dans le sol précurseur peut se faire par mélange direct, sous agitation, de l'agent photochrome ou d'une solution de l'agent photochrome dans un solvant organique ou un mélange de solvants organiques. Ceci permet d'obtenir une solution homogène de l'agent photochrome dans le sol précurseur et par conséquent une répartition homogène dans le film final. Il est possible d'utiliser une petite quantité de solvant organique additionnel, destiné à

faciliter la solubilisation du composé photochrome dans le sol précurseur. Parmi les solvants utilisables, on peut citer notamment le N.N-diméthylformamide (DMF) et la N- méthylpyrrolidone (NMP). L'incorporation de l'agent photochrome et l'incorporation de l'agent porogène dans le sol précurseur peuvent être réalisées simultanément. Un agent de stabilisation du composé photochrome peut également être incorporé dans le sol précurseur.

Il est également possible d'incorporer l'agent photochrome dans le sol précurseur sous la forme d'une dispersion de ce photochrome dans un solvant, pourvu que le sol précurseur soit finalement homogène.

Il est à noter que l'agent photochrome et l'agent porogène peuvent être un seul et même composé, par exemple dans le cas où l'agent photochrome possède en outre des propriétés de tensioactif.

Une fois que le sol précurseur du film photochrome a été préparé, il est recommandé de procéder rapidement à son dépôt sur une surface principale du support. En effet, la stabilité d'un mélange agent photochrome / sol est très faible, les agents photochromes utilisés étant sensibles au pH acide du sol. La neutralisation du sol n'est pas envisageable, car elle entraînerait la polymérisation de la silice, et la synthèse des films ne serait pas reproductible. A l'issue de cette étape, le support revêtu d'un film photochrome, éventuellement mésostructuré, est récupéré.

Le composé photochrome est introduit dans le sol précurseur de façon à obtenir l'effet photochrome recherché dans le film final. Généralement, l'agent photochrome introduit dans le sol précurseur représente de 0,05 à 10 % en masse de la masse totale du sol précurseur.

On peut utiliser dans le deuxième et le troisième procédé de l'invention tout agent photochrome classique, seul ou en mélange avec d'autres composés photochromes. Néanmoins, l'agent photochrome doit être suffisamment soluble dans le sol précurseur, qui comprend généralement un mélange eau/alcanol. Ainsi, la quantité maximale de molécules de composés photochromes incorporables dans le film de l'invention dépend dans ce cas de la solubilité de ces composés dans le sol précurseur.

Généralement, l'agent porogène n'est pas éliminé de la structure du film photochrome dans ces deux derniers procédés, ce qui est sans conséquence sur les propriétés du film final, en particulier lorsque l'agent porogène est un polymère, qui reste localisé dans la matrice rigide. Cependant, ces deux procédés peuvent inclure une étape additionnelle d'élimination sélective de l'agent porogène par toute technique appropriée, par exemple par extraction sélective par un solvant, pourvu que l'élimination s'effectue à une température inférieure ou égale à 150 ⁰ C, de préférence ≤ 130 ⁰ C, mieux ≤ 120 ⁰ C et mieux encore ≤ 110 ⁰ C, et n'affecte pas le photochrome. Dans le cas où l'agent porogène est éliminé, on obtient un film photochrome mésoporeux si l'agent porogène n'est pas de type amphiphile, et un film photochrome mésoporeux généralement structuré si l'agent porogène est de type amphiphile.

L'étape additionnelle d'élimination sélective de l'agent porogène peut être réalisée avant, pendant ou après l'éventuelle (deuxième procédé) ou obligatoire (troisième procédé) étape d'hydrophobation post-synthétique.

Lorsque l'agent porogène est une molécule amphiphile, le photochrome s'insère au sein de la partie hydrophobe des micelles, ce qui aboutit à sa localisation dans l'espace interne des mésopores ou des micelles dans le film final.

Dans leur état final, les films photochromes déposés selon les trois procédés de l'invention ont généralement une épaisseur maximale de l'ordre de 1 μm, et plus généralement une épaisseur allant de 100 à 500 nm. Bien évidemment, il est possible de déposer successivement plusieurs films de façon à obtenir un film multicouche d'épaisseur désirée et donc d'absorbance suffisamment élevée. L'épaisseur de ce film multicouche final est déterminée par l'importance de l'effet photochrome recherché et dépend de la nature du composé photochrome employé.

Le support sur lequel les films sont déposés peut être constitué de tout matériau solide, transparent ou non transparent, tels que du verre minéral, une céramique, une vitrocéramique, un métal ou un verre organique, par exemple une matière plastique thermoplastique ou thermodurcissable. De préférence, le support est un substrat en verre minéral ou en verre organique, de préférence transparent. Mieux, le support est un substrat fait d'une matière plastique transparente. Parmi les matériaux thermoplastiques convenant pour les substrats, on peut citer les

(co)polymères (méth)acryliques, en particulier le poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA), les (co)polymères thio(méth)acryliques, le polyvinylbutyral (PVB), les polycarbonates (PC), les polyuréthanes (PU), les poly(thiouréthanes), les (co)polymères d'allylcarbonates de polyols, les copolymères thermoplastiques éthylène/acétate de vinyle, les polyesters tels que le poly(téréphtalate d'éthylène) (PET) ou le poly(téréphtalate de butylène) (PBT), les polyépisulfures, les polyépoxydes, les copolymères polycarbonates/polyesters, les copolymères de cyclooléfines tels que les copolymères éthylène/norbomène ou éthylène/cyclopentadiène et leurs combinaisons.

Par (co)polymère, on entend un copolymère ou un polymère. Par (méth)acrylate, on entend un acrylate ou un méthacrylate.

Parmi les substrats préférés selon l'invention, on peut citer des substrats obtenus par polymérisation des (métha)crylates d'alkyle, en particulier des (méth)acrylates d'alkyle en C ₁ - C ₄ , tels que le (méth)acrylate de méthyle et le (méth)acrylate d'éthyle, des (méth)acrylates aromatiques polyéthoxylés tels que les di(méth)acrylates de bisphénols polyéthoxylés, des dérivés allyles tels que les allylcarbonates de polyols aliphatiques ou aromatiques, linéaires ou ramifiés, des thio(méth)acrylates, des épisulfures et de mélanges précurseurs polythiols/polyisocyanates (pour l'obtention de polythiouréthanes).

Comme exemples de (co)polymères d'allyl carbonates de polyols, on peut citer les (co)polymères d'éthylèneglycol bis (allyl carbonate), de diéthylèneglycol bis 2-méthyl carbonate, de diéthylèneglycol bis (allyl carbonate), d'éthylèneglycol bis (2-chloro allyl carbonate), de triéthylèneglycol bis (allyl carbonate), de 1,3-propanédiol bis (allyl carbonate), de propylèneglycol bis (2-éthyl allyl carbonate), de 1 ,3-butènediol bis (allyl carbonate), de 1 ,4- butènediol bis (2-bromo allyl carbonate), de dipropylèneglycol bis (allyl carbonate), de triméthylèneglycol bis (2-éthyl allyl carbonate), de pentaméthylèneglycol bis (allyl carbonate), d'isopropylène bisphénol A bis (allyl carbonate).

Les substrats particulièrement recommandés sont les substrats obtenus par (co)polymérisation du bis allyl carbonate du diéthylèneglycol, vendu, par exemple, sous la dénomination commerciale CR 39 ^® par la société PPG Industries (lentilles ORMA ^® ESSILOR). Parmi les substrats également particulièrement recommandés, on peut citer les substrats obtenus par polymérisation des monomères thio(méth)acryliques, tels que ceux décrits dans la demande de brevet français FR 2734827 et les polycarbonates. Bien évidemment, les substrats peuvent être obtenus par polymérisation de mélanges des monomères ci-dessus, ou peuvent encore comprendre des mélanges de ces polymères et (co)polymères.

Etant donné que toutes les étapes des procédés de l'invention sont réalisées à basse température, ils sont compatibles avec ces substrats organiques ophtalmiques. Les films photochromes de l'invention peuvent être formés sur une surface principale d'un support nu, c'est-à-dire non revêtu, ou sur une surface principale d'un support déjà revêtu d'un ou plusieurs revêtements fonctionnels.

De préférence, le support de l'invention est un substrat de lentille ophtalmique. En optique ophtalmique, il est bien connu de revêtir une surface principale d'un substrat en matériau organique transparent, par exemple une lentille ophtalmique, avec un ou plusieurs revêtements fonctionnels pour améliorer les propriétés optiques et/ou mécaniques de la lentille finale. Aussi, la surface principale du support peut être préalablement pourvue d'un revêtement de primaire améliorant la résistance aux chocs (primaire anti-chocs) et/ou l'adhésion des couches ultérieures dans le produit final, d'un revêtement résistant à l'abrasion et/ou aux rayures (hard coat), d'un revêtement anti-reflets, d'un revêtement polarisé, d'un autre revêtement photochrome, d'un revêtement coloré ou d'un empilement de deux ou plus de ces revêtements.

Les revêtements de primaire améliorant la résistance au choc sont de préférence des latex de polyuréthane ou des latex acryliques. Les revêtements résistant à l'abrasion et/ou aux rayures sont de préférence des revêtement durs à base de poly(méth)acrylates ou de sil icônes. Parmi les revêtements durs anti-abrasion et/ou anti-rayures recommandés dans la présente invention, on peut citer les revêtements obtenus à partir de compositions à base d'hydrolysats de silane, en particulier

d'hydrolysats d'époxysilane telles que celles décrites dans la demande de brevet français FR 2702486 et dans les brevets US 4,211,823 et US 5,015,523.

Une composition pour revêtement anti-abrasion et/ou anti-rayures préférée est celle divulguée dans le brevet FR 2702486. Elle comprend un hydrolysat d'époxy trialcoxysilane et de dialkyl dialcoxysilane, de la silice colloïdale et une quantité catalytique de catalyseur de durcissement à base d'aluminium tel que l'acétylacétonate d'aluminium, le reste étant essentiellement constitué par des solvants classiquement utilisés pour la formulation de telles compositions. Préférentiellement l'hydrolysat utilisé est un hydrolysat de γ- glycidoxypropyltriméthoxysilane (GLYMO) et de diméthyldiéthoxysilane (DMDES). Le film mésoporeux selon l'invention est lui-même de préférence recouvert d'une couche hydrophobe et/ou oléophobe (top coat) dont l'épaisseur est en général inférieure à 10 nm. Ces revêtements hydrophobes et/ou oléophobes sont bien connus dans la technique et sont généralement obtenus par des techniques classiques d'évaporation thermique. Ils sont généralement fabriqués à partir de fluorosilicones ou fluorosilazanes, c'est-à-dire des silicones ou des silazanes contenant des atomes de fluor.

Des fluorosilanes particulièrement adaptés pour former des revêtements hydrophobes et/ou oléophobes sont ceux contenant des groupements fluoropolyéthers décrits dans le brevet US 6,277,485.

Ces fluorosilanes répondent à la formule générale :

dans laquelle R _F est un groupe polyfluoropolyéther monovalent ou divalent, R ¹ est un groupe divalent alkylène, arylène ou une combinaison de ceux-ci, contenant éventuellement un ou plusieurs hétéroatomes ou groupes fonctionnels et éventuellement substitués par des halogènes, et contenant de préférence 2 à 16 atomes de carbone ; R ² est un groupe alkyle inférieur (c'est-à-dire un groupe alkyle en CrC ₄ ) ; Y est un atome d'halogène, un groupe alcoxy inférieur (c'est-à-dire une groupe alcoxy en CrC ₄ , de préférence méthoxy ou éthoxy), ou un groupe acyloxy inférieur (c'est-à-dire -OC(O)R ³ où R ³ est un groupe alkyle en CrC ₄ ) ; x est 0 ou 1 ; et y est 1 (R _F est monovalent) ou 2 (R _F est divalent). Les composés appropriés ont en général une masse molaire moyenne en nombre d'au moins 1000. De préférence, Y est un groupe alcoxy inférieur et R _F est un groupe perfluoropolyéther.

D'autres fluorosilanes recommandés sont ceux de formule :

où n = 5, 7, 9 ou 11 et R est un groupe alkyle, de préférence en C _r Ci ₀ tel que -CH ₃ , -C ₂ H ₅ et -C ₃ H ₇ ;

CF ₃ CH ₂ CH ₂ SiCI ₃ ;

CF ₃ -CF ₂ - -CH ₂ CH ₂ SiCL - et

où n = 7 ou 9 et R est tel que défini ci-dessus.

Des compositions contenant des fluorosilanes également recommandés pour la préparation de revêtements hydrophobes et/ou oléophobes sont décrites dans brevet US 6,183,872. Elles contiennent des fluoropolymères à groupements organiques porteurs de groupes à base de silicium représentés par la formule générale suivante et ayant une masse moléculaire de 5.10 ² à 1.10 ⁵ :

R _F (OCF ₂ CF ₂ CF2) _a ^• -T (-OCγFCF ₂ VJ (OCF ₂ ) _C -

CF ₃

dans laquelle R _F représente un groupement perfluoroalkyle ; Z représente un groupe fluoro ou trifluorométhyle ; a, b, c, d et e représentent chacun, indépendamment l'un de l'autre, 0 ou un entier supérieur ou égal à 1, à la condition que la somme a+b+c+d+e ne soit pas inférieure à 1 et que l'ordre des unités répétitives figurant entre les parenthèses indexées sous a, b, c, d et e ne soit pas limité à celui représenté ; Y représente H ou un groupe alkyle comprenant de 1 à 4 atomes de carbone ; X représente un atome d'hydrogène, de brome ou d'iode ; R ¹ représente un groupe hydroxyle ou un groupe hydrolysable ; R ² représente un atome d'hydrogène ou un

groupement hydrocarboné monovalent ; I représente 0, 1 ou 2 ; m représente 1 , 2 ou 3 ; et n" représente un entier au moins égal à 1, préférentiellement au moins égal à 2.

Une composition de revêtement hydrophobe et/ou oléophobe préférée est commercialisée par Shin-Etsu Chemical sous la dénomination KP 801 M ^® . Une autre composition de revêtement hydrophobe et/ou oléophobe préférée est commercialisée par

Daikin Industries sous la dénomination OPTOOL DSX ^® . Il s'agit d'une résine fluorée comprenant des groupes perfluoropropylène.

Les film photochromes selon l'invention trouvent une application dans des domaines très divers : lentilles optiques, en particulier lentilles ophtalmiques, notamment verres de lunettes, stockage optique de l'information, optique guidée (guides d'ondes optiques), réseaux de diffraction, miroirs de Bragg, isolants pour la micro électronique, membranes de filtration et phases stationnaires de chromatographie. Cette liste n'est pas limitative, bien entendu.

Le support sur lequel est formé le film photochrome selon l'invention peut également être un support temporaire, sur lequel ledit film est stocké, en attente d'un transfert sur un support définitif tel qu'un substrat de lentille ophtalmique.

Ledit support temporaire peut être rigide ou flexible, de préférence flexible. Il s'agit d'un support amovible, c'est-à-dire qu'il est destiné à être retiré une fois effectué le transfert du film photochrome sur le support définitif.

Le support temporaire peut être employé en ayant au préalable été revêtu d'une couche d'agent de démoulage destinée à faciliter le transfert. Cette couche peut éventuellement être éliminée à la fin de l'étape de transfert.

Les supports temporaires flexibles sont généralement des éléments fins de quelques millimètres d'épaisseur, de préférence de 0.2 to 5 mm, mieux de 0.5 à 2 mm, faits d'une matière plastique, de préférence un matériau thermoplastique. Des exemples de (co)polymères thermoplastiques pouvant être employés pour la fabrication du support temporaire sont les polysulfones, les poly(méth)acrylates aliphatiques, tels que le poly(méth)acrylate de méthyle, le polyéthylène, le polypropylène, le polystyrène, les copolymères à blocs SBM (styrène-butadiène-méthacrylate de méthyle), le sulfure de polyphénylène (PPS), les polyoxydes d'arylène, les polyimides, les polyesters, les polycarbonates tels que le polycarbonate de bisphénol A, le polychlorure de vinyle, les polyamides tels que les nylons, leurs copolymères et leurs mélanges. Le matériau thermoplastique préféré est le polycarbonate.

La surface principale du support temporaire peut comprendre un empilement d'un ou plusieurs revêtements fonctionnels (déjà décrits) qui seront transférés en même temps que le film photochrome de l'invention sur le support définitif. Bien évidemment, les revêtements devant être transférés ont été déposés sur le support temporaire dans l'ordre inverse par rapport à l'ordre d'empilement souhaité sur le support définitif.

Dans le cas où le support sur lequel est déposé le film du sol précurseur, au cours de l'étape b) des procédés de la présente invention, est un support temporaire, l'invention concerne également un procédé de transfert du film photochrome (ou d'un empilement de revêtements comprenant ledit film photochrome) du support temporaire vers un support définitif. Les procédés de l'invention comprennent alors l'étape additionnelle suivante : z) le transfert dudit film photochrome du support temporaire vers un support définitif.

Le transfert du ou des revêtements portés par le support temporaire peut être réalisé selon toute technique appropriée connue de l'homme du métier.

Un autre objet de l'invention est un article comprenant un support ayant une surface principale revêtue d'un film photochrome, ledit article étant obtenu ou susceptible d'être obtenu par l'un des procédés décrits ci-dessus. Ledit film photochrome a de préférence une structure ordonnée de type hexagonale 3d et ledit support est de préférence fait d'un matériau organique. L'article est de préférence une lentille ophtalmique.

Comme cela a été expliqué précédemment, le support peut être transparent et peut comprendre un ou plusieurs revêtements fonctionnels, le film photochrome pouvant être déposé sur n'importe lequel d'entre eux. Le support peut être un support temporaire ou un support définitif tel qu'un substrat optique.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le film photochrome est formé sur un revêtement anti-abrasion et/ou anti-rayures. De préférence, le film photochrome est l'avant dernière couche dans l'ordre d'empilement, lui-même étant revêtu d'une couche hydrophobe et/ou oléophobe. Par convention, ce que l'on nomme "dernière couche de l'empilement" dans la présente demande désigne la couche la plus éloignée du support.

Les exemples ci-dessous illustrent la présente invention sans la limiter. Sauf indication contraire, tous les pourcentages sont exprimés en masse.

EXEMPLES

Réactifs utilisés pour synthétiser les films photochromes

Le TEOS de formule Si(OC ₂ H ₅ ) ₄ a été employé en tant qu'agent précurseur inorganique de formule (I), le MTEOS de formule CH ₃ Si(OC ₂ Hs) ₃ a été employé en tant qu'agent précurseur hydrophobe. Trois agents porogènes de type tensioactif ont été testés : le CTAB de formule Ci ₆ H ₃₃ N(CH ₃ ) ₃ Br, le PE6800 noté (EO) ₇₃ -(PO) ₂₈ -(EO) ₇₃ , le PE10400 noté(EO) ₂₇ -(PO) ₆₁ -(EO) ₂₇ . Le composé réactif hydrophobe employé dans quelques exemples est l'hexaméthyldisilazane (HMDS). Le photochrome évalué est le photochrome préféré de l'invention, la 5-méthoxy-3,3-diméthyl-1-propylspiro[indoline-2,3'-[3H]pyr ido[3,2-/]-

[1 ,4]benzoxazine], de formule (IV) rappelée ci-dessous. Cette spirooxazine a été choisie car

c'est une molécule très "lente" (constantes cinétiques de coloration et de décoloration faibles), très sensible à son environnement, ce qui a permis de déterminer quelles étaient les matrices les plus favorables au bon fonctionnement d'un photochrome. Les sols ont été préparés en utilisant l'éthanol absolu en tant que solvant organique et l'acide chlorhydrique dilué (de façon à obtenir un pH=1 ,25) en tant que catalyseur d'hydrolyse.

(IV)

A) Premier procédé de l'invention (imprégnation)

La préparation du sol précurseur d'un film mésoporeux selon le premier procédé de l'invention est un procédé en deux étapes d'incorporation des agents précurseurs. Au cours de la première étape, un sol de silice comprenant l'agent précurseur inorganique est préparé.

L'agent précurseur hydrophobe est incorporé dans ce sol au cours d'une deuxième étape.

1. Mode opératoire général de préparation du sol de silice

Les rapports molaires des constituants du sol de silice sont les suivants : TEOS / éthanol / HCI-H ₂ O = 1 : 3,8 : 5. Le TEOS est hydrolyse puis partiellement condensé par chauffage pendant 1 h à 60 °C en milieu éthanol/acide chlorhydrique dilué, dans un ballon muni d'un réfrigérant.

Le sol de silice élaboré est constitué de petits amas polymériques de silice partiellement condensée, comportant une grande quantité de fonctions silanols. Celles-ci disparaissent en partie si un agent précurseur hydrophobe tel que le MTEOS est introduit dans le sol. On a donc conçu cette synthèse de telle sorte que l'ensemble {amas polymérique de silice + MTEOS} reste suffisamment hydrophile pour ne pas perturber l'équilibre hydrophile- hydrophobe du système. En effet, le MTEOS polymérisé est hydrophobe, contrairement au MTEOS hydrolyse et non condensé. La synthèse a également été conçue de manière à préserver la réactivité des amas de silice (plus précisément, leur vitesse de gélification), qui est généralement altérée par la présence de MTEOS.

2. Mode opératoire général de dépôt d'un film mésostructuré selon l'invention à matrice MTEOS-TEOS (rapport molaire MTEOS/TEOS = 40/60)

On prépare une solution stock d'agent porogène contenant 48,7 g de CTAB par litre d'éthanol. Sa dissolution peut être facilitée par l'utilisation d'ultrasons pendant quelques secondes. On en prélève 6,7 ml_, puis on y ajoute 0,75 ml_ de MTEOS pur. 3 ml_ du sol de silice préparé ci-dessus sont transférés dans un flacon plongé dans un bain de glace à 0 °C et additionnés de 67 μl_ d'eau acidifiée (HCI pH=1,25). On additionne alors le tout au mélange CTAB/éthanol/MTEOS sous agitation. 90 secondes plus tard, on dépose quelques gouttes du mélange ainsi préparé sur un substrat de verre de 1,1 mm d'épaisseur, qui est alors mis en rotation à 3000 rpm pendant 2 minutes (accélération d'environ 2000 rpm/s). Le dépôt a lieu dans une enceinte balayée par un fort flux d'azote et dont l'atmosphère a un taux d'humidité relative HR égal à 51 % à T = 20-25 ⁰ C. Les films obtenus, dont l'épaisseur mesurée par ellipsométrie UV-visible est d'environ 260 nm, ont une structure ordonnée de type hexagonale 3d.

3. Mode opératoire général de dépôt d'un film mésostructuré à matrice de silice (exemple comparatif)

3 m L du sol de silice préparé ci-dessus sont ajoutés à un certain volume d'une solution stock de tensioactif (CTAB, PE6800 ou PE10400) sous agitation, de sorte que le rapport molaire tensioactif/Si soit tel que défini dans le tableau 1. Puis, on dépose quelques gouttes du mélange ainsi préparé sur un substrat de verre de 1,1 mm d'épaisseur, qui est alors mis en rotation à 3000 rpm pendant 2 minutes (accélération d'environ 2000 rpm/s).

La structure obtenue est indiquée dans le tableau 1 ci-dessous. Dans le cas du CTAB, le dépôt a lieu dans une enceinte dont l'hygrométrie est contrôlée grâce à un flux d'azote bullant dans un réservoir d'eau. L'atmosphère doit être suffisamment humide (HR > 60 %, avec un débit d'azote soutenu), sinon l'organisation des micelles de CTAB en une structure périodique avec de grands domaines de cohérence ne se produit pas correctement.

Le film obtenu en utilisant le CTAB en tant qu'agent porogène a une épaisseur d'environ 340 nm.

Tableau 1

4. Mode opératoire général de consolidation d'un film mésostructuré et d'élimination du tensioactif CTAB

Le substrat revêtu du film mésostructuré obtenu dans le paragraphe 2 (matrice hydrophobe TEOS/MTEOS) ou le paragraphe 3 (matrice de silice TEOS) ci-dessus est consolidé thermiquement à 110 ⁰ C pendant 12h, puis par le CTAB est éliminé par extraction avec un solvant organique de la façon suivante. Le substrat revêtu du film consolidé est placé dans l'acétone au reflux (56 °C) pendant 2h. Il est également possible de solubiliser le CTAB en trempant le substrat revêtu du film consolidé dans l'éthanol au reflux (78 ⁰ C) pendant 5h. L'élimination du CTAB peut être suivie par spectroscopie IRTF effectuée sur le film après avoir retiré du mélange et rincé quelques minutes dans l'acétone le substrat revêtu du film. A l'issue de cette étape, on récupère un substrat revêtu d'un film mésoporeux

(exemples 2 et 3).

Dans le cas de la matrice TEOS/MTEOS et d'une matrice de silice, il a été vérifié par diffraction des rayons X que la structure ordonnée de type hexagonale 3d était conservée après l'élimination du CTAB. La structure périodique est préservée, avec une certaine déformation.

Les films obtenus sont extrêmement poreux (fraction de vide d'environ 55 %). Ils comportent à la fois des mésopores bien calibrés, de 4 nm de diamètre (empreinte des micelles), et des micropores, de quelques angstrœms de diamètre, situés à l'intérieur des parois de la matrice, et a priori non monodisperses. En ce qui concerne la morphologie poreuse des différents films, les mésopores représentent généralement 2/3 du volume de vide et les micropores représentent généralement 1/3 du volume de vide, ce qui a pu être déterminé en soumettant le film à des expériences d'adsorption.

La figure 3 représente schématiquement la morphologie d'un film mésoporeux à matrice de silice obtenu après élimination de l'agent porogène. Sur cette figure apparaissent deux mésopores séparés par des parois de silice microporeuse.

A titre de comparaison, un film mésoporeux à matrice MTEOS/TEOS contient à peu près les mêmes quantités de micropores et mésopores que le film de silice représenté sur la figure 3.

5. Mode opératoire général de traitement d'un film mésoporeux par un composé réactif hydrophobe porteur d'au moins un groupe hydrophobe (variante 2 : greffage post-synthétique réalisé après l'étape d'élimination de l'agent porogène mais avant l'imprégnation)

Ce traitement, destiné à augmenter le caractère hydrophobe du film, est ici réalisé en phase vapeur. Le substrat revêtu du film mésoporeux obtenu dans le paragraphe 4 est introduit dans un tube de Schlenk avec 200 μL d'HMDS. L'ensemble est placé sous vide primaire statique, puis chauffé à 70 °C pendant 5 minutes. Le bon déroulement du greffage de groupes triméthylsilyle peut être suivi par spectroscopie IRTF effectuée sur le film. La quantité

de groupements méthyle greffés est évaluée à partir de l'aire de la bande Si-CH ₃ à 2965 cm ^"1 , rapportée à l'épaisseur du film. Ce protocole permet de préparer les films mésoporeux des exemples 4 et 5, qui diffèrent par la nature de leur matrice.

Dans le cas de la matrice TEOS/MTEOS et d'une matrice de silice, il a été vérifié que la structure ordonnée de type hexagonale 3d était conservée après traitement par le HDMS.

6. Mode opératoire général d'imprégnation d'un film mésoporeux par un photochrome

Le substrat revêtu du film mésoporeux obtenu dans le paragraphe 4 ou 5 ci-dessus (à matrice de silice ou à matrice MTEOS/TEOS, éventuellement post-traitées par le HMDS) est imprégné par dépôt par centrifugation d'une solution de photochrome de formule (IV) à 5.10 ^"3 mol/L dans le cyclohexane (3000 rpm pendant 2 minutes). On récupère un substrat revêtu d'un film photochrome mésoporeux.

7. Mode opératoire général de traitement d'un film photochrome mésoporeux par un composé réactif hydrophobe porteur d'au moins un groupe hydrophobe (variante 3 : greffage post- synthétique réalisé après l'étape d'imprégnation)

Ce traitement, destiné à augmenter le caractère hydrophobe du film, est ici réalisé en phase vapeur. Le substrat revêtu du film photochrome mésoporeux ayant subi les traitements décrits dans les paragraphes 2 (matrice hydrophobe TEOS/MTEOS) puis 4 puis 6 est introduit dans un tube de Schlenk avec 200 μL d'HMDS. L'ensemble est placé sous vide primaire statique, puis chauffé à 70 ⁰ C pendant 5 minutes. Ce protocole permet de préparer le film photochrome mésoporeux de l'exemple 6. II a été vérifié que la structure ordonnée de type hexagonale 3d était conservée après traitement par le HDMS.

8. Etude du comportement du photochrome par spectroscopie d'absorption UV-visible

Le film photochrome est irradié dans l'UV, ce qui induit une coloration de ce film.

L'absorbance est suivie en fonction du temps à la longueur d'onde maximale d'absorption du photochrome, dans le visible. Lorsque l'absorbance maximale est atteinte, l'irradiation UV est arrêtée et la décoloration de l'échantillon, qui se traduit par un retour progressif de l'absorbance à zéro, est suivie dans le noir. La figure 2 est un exemple de spectre obtenu au cours de ce type d'étude, et réalisée moins de 24 heures après la préparation du film photochrome.

La donnée la plus facilement accessible et qui illustre bien le comportement du photochrome est sa constante cinétique de décoloration dans le noir. Elle est obtenue par

ajustement d'un modèle mono-exponentiel sur la courbe de décoloration absorba nce = f(temps). L'utilisation d'un modèle bi-exponentiel est parfois nécessaire, ce qui indique que le photochrome est localisé dans plusieurs environnements différents, par exemple, dans les mésopores et dans les murs séparant ceux-ci.

9. Résultats : évaluation des cinétiques de coloration et de décoloration des photochromes

Dans les exemples 2 à 6, le photochrome de formule (IV) a été incorporé dans différents films mésoporeux par imprégnation, tel que décrit dans le paragraphe 6 ci-dessus. Le film non mésoporeux de l'exemple 7 a été préparé en ajoutant le photochrome au sol avant de procéder au dépôt.

Exemple 1 (comparatif) : la solution de photochrome est déposée sur une surface dense (lame de verre). Exemple 2 (comparatif) : film mésoporeux à matrice de silice.

Exemple 3 : film mésoporeux à matrice de MTEOS/TEOS 40/60.

Exemple 4 (comparatif) : film mésoporeux à matrice de silice rendue hydrophobe uniquement par un traitement post-synthétique par le HMDS.

Exemple 5 : film mésoporeux à matrice de MTEOS/TEOS 40/60 post-traitée par le HMDS avant l'imprégnation.

Exemple 6 : film mésoporeux à matrice de MTEOS/TEOS 40/60 post-traitée par le HMDS après l'imprégnation.

Exemple 7 (comparatif) : film sol-gel dense (non mésoporeux) et mou (peu réticulé, Tg < 0 ⁰ C) dans lequel le photochrome est dispersé, tel que décrit dans FR 2795085 ou J. Mater. Chem. 1997, 7, 61-65.

Le tableau 2 présente les résultats obtenus à T = 20 ⁰ C, pour λ _θXCitat i _on = spectre large centré sur 312 nm. λ _max désigne la position du maximum d'absorbance du système dans sa forme colorée (dans le visible). A _m3x est l'absorbance correspondante.

Tableau 2

Le tableau 2 montre que les constantes cinétiques de décoloration dans le noir sont très dépendantes de la nature de l'hôte du photochrome.

Dans plusieurs exemples, les molécules de photochrome sont agrégées et ne sont plus actives, ce qui se traduit par une faible absorbance (0,02). C'est le cas de l'exemple 1 (absence de matrice) et de l'exemple 4. Sans vouloir être limités par une théorie particulière, les inventeurs pensent que ceci est dû à des raisons stériques, ce qui est expliqué plus bas. Une valeur élevée de λ _max (630 ou 634 nm) est un autre indice de l'agrégation. Cette valeur a été obtenue lorsque le photochrome est déposé sur des surfaces denses de natures variées (hydrophiles ou hydrophobes). Ainsi, les deux paramètres λ _max et A _m3x permettent d'identifier les cas dans lesquels le photochrome ne parvient pas à diffuser correctement au sein d'une structure poreuse.

Une comparaison des résultats des exemples 2 et 3 révèle la supériorité d'une matrice hydrophobe (MTEOS/TEOS) sur une matrice de silice pour ce qui est d'assurer un bon fonctionnement du photochrome, sa bonne diffusion dans les mésopores au cours de l'étape d'imprégnation et sa bonne dispersion au sein de la matrice. La meilleure valeur de A _max dans l'exemple 3 indique a priori une quantité supérieure d'agent photochrome incorporé dans le film. De plus, seule la matrice MTEOS/TEOS permet d'obtenir des cinétiques de coloration et de décoloration rapides.

Le post-traitement d'un film mésoporeux par le HMDS avant son imprégnation par le photochrome améliore les cinétiques de coloration et de décoloration, que la matrice initiale soit hydrophobe ou non, mais limite la diffusion du photochrome dans les mésopores. Ceci est parfaitement compréhensible, un film mésoporeux non post-greffe étant beaucoup plus poreux que le même film post-greffe. Une valeur satisfaisante de A _max est toutefois obtenue pour le film de l'exemple 5 selon l'invention, à matrice MTEOS/TEOS post-greffée. Au contraire, le post-traitement du film à matrice de silice par le HMDS, qui permet d'obtenir une matrice hydrophobe, provoque l'agrégation du photochrome à la surface du film, et il en découle donc une faible absorbance. Il faut savoir que le post-traitement d'un film mésoporeux à matrice de silice par le HMDS fait disparaître les 3/4 des micropores présents au sein des murs. Les parois sont donc densifiées, ce qui limite la diffusion du photochrome et empêche son accès au sein du film. Sans vouloir être limités par une théorie particulière, les inventeurs pensent que l'on ne détecte pas de phénomène d'agrégation lorsque le photochrome est incorporé dans un film à matrice hydrophobe MTEOS/TEOS post-traitée par le HMDS parce que les films à matrice hydrophobe MTEOS/TEOS contiennent moins de groupes silanols SiOH susceptibles d'être greffés par le HMDS. La réduction de porosité induite par ce greffage est donc inférieure.

Il est à noter que les cinétiques de coloration et de décoloration sont comparables, que le post-traitement par le HMDS soit réalisé avant ou après l'imprégnation du film par le photochrome, dans le cas d'un film à matrice hydrophobe MTEOS/TEOS.

En conclusion, il est préférable du point de vue des propriétés photochromes de travailler avec une matrice hydrophobe obtenue par incorporation en quantité appropriée dans le sol de silice d'un agent précurseur hydrophobe, plutôt qu'avec une matrice de silice rendue hydrophobe uniquement par greffage post-synthétique.

B) Deuxième et troisième procédés de l'invention (synthèse directe)

1. Mode opératoire général de préparation d'un film photochrome mésostructuré à matrice MTEOS-TEOS (rapports molaires : MTEOS/TEOS = 40/60, CTAB / TEOS = 0,16 et photochrome / TEOS = 0,01) conformément au deuxième procédé de l'invention

On prépare une solution stock d'agent porogène contenant 48,7 g de CTAB par litre d'éthanol. Sa dissolution peut être facilitée par l'utilisation d'ultrasons pendant quelques secondes. On prélève 6,7 ml_ de cette solution stock qu'on ajoute à 21 ,7 mg de photochrome de formule (IV), puis on ajoute 0,75 ml_ de MTEOS pur dans ce mélange.

3 m L d'un sol de silice identique à celui du paragraphe A) 1. ci-dessus (TEOS / éthanol / HCI-H ₂ O = 1 : 3,8 : 5) sont refroidis dans un flacon plongé dans un bain de glace à 0 ⁰ C, additionnés de 67 μL d'eau acidifiée (HCI pH=1 ,25) puis transférés dans le mélange photochrome/CTAB/éthanol/MTEOS sous agitation. 90 secondes plus tard, on dépose quelques gouttes du mélange ainsi préparé sur un substrat de verre de 1 ,1 mm d'épaisseur, qui est alors mis en rotation à 3000 rpm pendant 2 minutes (accélération d'environ 2000 rpm/s). Le dépôt a lieu dans une enceinte balayée par un fort flux d'azote et dont l'atmosphère a un taux d'humidité relative HR égal à 51 % à T = 20-25 ⁰ C. Les films obtenus ont une structure ordonnée de type hexagonale 3d. Ce protocole permet de préparer le film photochrome de l'exemple 11.

2. Mode opératoire général de préparation de films photochromes mésostructurés à matrice de silice (rapports molaires photochrome / TEOS = 0,01)

On prépare trois solutions d'agents porogènes et de photochrome dans l'éthanol, contenant respectivement 343 mg de CTAB et 36,2 mg de photochrome de formule (IV) dans 7 mL d'éthanol, 376 mg de PE6800 et 18,1 mg de photochrome de formule (IV) dans 3,5 mL d'éthanol, et 402 mg de PE10400 et 21,7 mg de photochrome de formule (IV) dans 3 mL d'éthanol. Trois sols de silice identiques à celui du paragraphe A) 1. ci-dessus (TEOS / éthanol /

HCI-H ₂ O = 1 : 3,8 : 5), de volumes respectifs 5 mL, 2,5 mL et 3 mL sont refroidis à 20 ⁰ C, additionnés respectivement de 112 μL, 56 μL et 67 μL d'eau acidifiée (HCI pH=1,25) puis

transférés respectivement dans les trois solutions d'agents porogènes et de photochrome préparées ci-dessus.

Immédiatement après, on dépose quelques gouttes du mélange ainsi préparé sur des substrats de verre de 1 ,1 mm d'épaisseur, qui sont alors mis en rotation à 3000 rpm pendant 2 minutes (accélération d'environ 2000 rpm/s). Le dépôt a lieu dans une enceinte balayée par un fort flux d'azote et dont l'atmosphère a un taux d'humidité relative HR égal à 51 % à T = 20-25

⁰ C. Les films obtenus sont tous structurés (vérification par diffraction des rayons X).

Ce protocole permet de préparer respectivement les films photochromes des exemples comparatifs 8, 9 et 10.

3. Mode opératoire général de préparation d'un film photochrome mésostructuré à matrice de silice rendue hydrophobe par un traitement post-synthétique au HMDS conformément au troisième procédé de l'invention (rapport molaire photochrome / TEOS = 0.01)

Un film à matrice de silice, mésostructuré par le CTAB, identique à celui de l'exemple 8 ci-dessus, est traité par le HMDS en phase vapeur à 70 °C sous vide primaire statique tel que décrit dans le paragraphe A) 5. ci-dessus, mais durant une nuit plutôt que 5 minutes. Cette différence de temps de traitement est due au fait que le film traité incorpore cette fois-ci dans sa structure un photochrome et un agent porogène. Ce protocole permet de préparer le film photochrome de l'exemple 12.

4. Résultats : évaluation des cinétiques de coloration et de décoloration des photochromes

Dans les exemples 8 à 12, le photochrome de formule (IV) a été incorporé dans différents films par synthèse directe, tel que décrit dans les paragraphes 1 à 3 ci-dessus. Le film non mésoporeux de l'exemple 7 a été préparé en ajoutant le photochrome au sol avant de procéder au dépôt.

Exemple 7 (comparatif) : film sol-gel dense (non mésoporeux) et mou (peu réticulé, Tg < 0 ⁰ C) dans lequel le photochrome est dispersé, tel que décrit dans FR 2795085 ou J. Mater. Chem.

1997, 7, 61-65 (identique à l'exemple 7 comparatif du § A).

Exemple 8 (comparatif) : film à matrice de silice, mésostructuré par le CTAB.

Exemple 9 (comparatif) : film à matrice de silice, mésostructuré par le PE6800.

Exemple 10 (comparatif) : film à matrice de silice, mésostructuré par le PE10400. Exemple 11 (deuxième procédé de l'invention) : film à matrice de MTEOS/TEOS 40/60, mésostructuré par le CTAB.

Exemple 12 (troisième procédé de l'invention) : film à matrice de silice post-traitée par le

HMDS, mésostructuré par le CTAB.

La détermination de la constante cinétique de décoloration dans le noir du photochrome a été réalisée tel que décrit dans le paragraphe A) 8. ci-dessus. Elle est obtenue par ajustement d'un modèle mono-exponentiel sur la courbe de décoloration absorbance = f(temps). L'utilisation d'un modèle bi-exponentiel a été parfois nécessaire, ce qui indique que le photochrome est localisé dans plusieurs environnements différents, par exemple, dans les mésopores et dans les murs séparant ceux-ci.

Le tableau 3 présente les résultats obtenus à T = 20 ⁰ C, pour λ _θXCitat i _on = spectre large centré sur 312 nm.

Tableau 3

(*) Modèle bi-exponentiel.

Les résultats montrent qu'un film mésostructuré à matrice de silice rendue hydrophobe par un post-traitement au moyen d'un composé hydrophobe (exemple 12) est supérieur au même film qui n'a pas subi un tel traitement d'hydrophobation (exemple 8) pour ce qui est d'assurer un bon fonctionnement du photochrome : de façon surprenante, la vitesse de décoloration est trois fois plus élevée dans le film préparé selon le troisième procédé de l'invention.

Le film photochrome à matrice hydrophobe MTEOS/TEOS (exemple 11) et le film à matrice de silice MTEOS (exemple 8) présentent des performances cinétiques comparables. Toutefois, le film photochrome à matrice hydrophobe selon l'invention présente l'avantage d'être peu sensible à une atmosphère humide, dont il découle une stabilité accrue de ses propriétés dans le temps.