Synthesis and characterization of waterborne polymer/laponite nanocomposite latexes through miniemulsion polymerization

par Véronique Mellon

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Élodie Bourgeat-Lami.

Soutenue en 2009

à Lyon 1 .


  • Résumé

    This work describes the elaboration and characterization of polymer/Laponite nanocomposite latexes through miniemulsion polymerization. Two synthetic approaches, called Route I and Route II, have been investigated. The main difference between these two strategies relies on clay localization at the beginning of polymerization. The clay is dispersed in the water phase for Route I and in the monomer phase for Route II. Synthesis of the polymer/clay nanocomposite involves four steps: i) chemical modification of Laponite, ii) dispersion of the organoclay either in water or in the monomer phase, iii) nanodroplet formation in the presence of organically-modified Laponite and iv) miniemulsion polymerization. Clay modification is a determinant step and was studied in details. In Route I, a free radical initiator was intercalated into Laponite through cation exchange while in Route II, Laponite was modified by cationic surfactants or through grafting of polymerizable organosilane molecules. Then, a particular attention was paid to polymerization mechanism, colloidal stability and particle morphology. It was shown that the latex stability was closely related to the initial dispersion state of the clay in the aqueous or organic phases. The better was the clay dispersion, the greater was the latex colloidal stability. While in Route I, the clay platelets were located at the particle surface in an armoured-like morphology, in Route II, the clays were encapsulated inside the polymer particles. The films elaborated from these latexes showed enhanced mechanical properties


  • Résumé

    Ce travail décrit l’élaboration et la caractérisation de latex composites polymère/argile élaborés par polymérisation en miniémulsion. Deux approches appelées voie I et voie II ont été explorées. La différence principale entre ces deux voies de synthèse réside dans la localisation de l’argile au début de la polymérisation. L’argile est dispersée dans la phase aqueuse pour la voie I et dans le mélange de monomères pour la voie II. La synthèse des particules composites polymère/Laponite fait intervenir quatre étapes : i) la modification chimique de surface de la Laponite, ii) la dispersion de l’argile modifiée soit dans l’eau soit dans la phase organique, iii) la formation de nano-gouttelettes en présence de Laponite modifiée et iv) la polymérisation en miniémulsion. La modification chimique de la Laponite constitue une étape déterminante et a été étudiée en détails. Dans la voie I, un amorceur de polymérisation radicalaire a été intercalé entre les feuillets de la Laponite par échange cationique tandis que dans la voie II, la Laponite a été rendue organophile par intercalation de tensioactifs cationiques et greffage d’organosilanes polymérisables. Par la suite, une attention particulière a été portée au mécanisme de polymérisation, à la stabilité colloïdale des particules de latex ainsi qu’à leur morphologie. Il a été montré que la stabilité des latex est étroitement liée à l’état de dispersion de l’argile dans l’eau ou dans la phase organique. Tandis que dans la voie I, les plaquettes d’argiles sont en surface des particules de latex, dans la voie II, elles sont encapsulées au sein des particules polymères. Les films issus de ces latex présentent des propriétés mécaniques améliorées

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (112 f.)
  • Annexes : Références bibliogr. en fin de chapitres

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Claude Bernard (Villeurbanne, Rhône). Service commun de la documentation. BU Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : T50/210/2009/3
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.