Synthèse et Caractérisation de POSS (Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane) greffé POE. Application aux Systèmes Epoxy-Amine à base Aqueuse

par Thi Bich Viet Nguyen

Thèse de doctorat en Sciences. Chimie et physicochimie des polymères

Sous la direction de André Margaillan.


  • Résumé

    Ce travail de thèse porte sur la synthèse et la caractérisation d'une nouvelle classe de tensioactif hybride organiques/inorganiques POSS (Polyhedral Oligomeric SilSesquioxane) greffé poly(oxyde d'éthylène), désigné POSS-POE. Ces composés ont été utilisés comme agent tensioactif dans l'élaboration de formulations époxy-amine à base aqueuse. Parmi les différentes voies de synthèse des POSS-POE étudiées, la voie qui consiste à greffer la chaîne POE et les groupements hydrophobe par hydrosilylation de l'octa(diméthylsiloxy)-octasilsesquioxane (Q8M8H) a été privilégiée. En effet cette méthode nous a permis d'élaborer des POSS amphiphiles à balance hydrophile/hydrophobe facilement modulable. Les composés R7Q8M8-POE avec R (alkyle) de C5 à C8 et POE de 350 à 5000 g/mol ont été synthétisés et caractérisés par RMN 1H, 13C et 29Si. Des chaînes alkyle ramifiées ont été également testées comme hydrophobe afin d'évaluer l'influence de la ramification des groupements alkyle sur les propriétés des POSS POE. L'analyse des POSS POE par diffraction de rayons X aux grands angles (WAXD) a permis de mettre en évidence que les chaînes POE cristallisent selon la même structure cristalline que dans l'homopolymère POE. Même si les cages POSS sont exclues des lamelles cristallines, un ordre à courte distance entre les cages POSS avec un certain degré d'interdigitation entre les chaînes alkyle a pu être mis en évidence. Le degré d'organisation des cages POSS dépend de la longueur de la chaîne POE. La stabilité thermique des POSS POE sous air et sous azote a été étudiée par analyse thermogravimétrique (ATG). Sous azote, les cubes R7Q8M8 ont tendance à augmenter la stabilité thermique des chaînes POE de faible masse molaire (350 g/mol) mais ont un effet déstabilisant dans le cas des chaînes POE plus longues (> 350 g/mol). Sous air, les POSS POE les plus stables présentent une chaîne alkyle hydrophobe en C6. La ramification des chaînes alkyle a un effet négatif sur la stabilité thermique. Le comportement associatif des POSS POE dans l'eau a été étudié par viscosimétrie et par mesure de solubilisation de molécule sonde hydrophobe. La formation d'agrégats micellaires à partir d'une concentration comprise entre 10-4 et 4x10-4 mol/L, selon la longueur des chaînes POE et des groupements hydrophobes, a été mise en évidence. Les propriétés émulsifiantes de ces POSS POE vis-à-vis d'un prépolymère DGEBA sont comparables à un tensioactif non ionique conventionnel nonylphénoxylpolyéthoxyéthanol. Un système époxy amine à base aqueuse incorporant ces unités POSS POE a été développé. Les films réticulés obtenus présentent de bonnes propriétés thermiques et une hydrophilie de la surface nettement inférieure en comparaison des films préparés à partir de l'émulsifiant conventionnel.

  • Titre traduit

    Synthesis and characterization of PEO-grafted POSS (Polyhedral Oligomeric SilSesquioxane). Application to waterborne epoxy-amine systems.


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    This work focuses on the synthesis, characterization and application in the field of water-based epoxy-amine systems as an emulsifier, of a new class of hybrid organic/inorganic nanofillers based on POSS (Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane) functionalized with a POE chain. These POSS-PEO amphiphiles have a structure R7Q8M8-POE where Q8M8 is an organic cube (SiO1,5)8(OSi(CH3)2) surrounded by seven alkyl groups R and a POE chain (R=C5 to C8 and POE 350 to 5000g/mol). By varying the chain length of PEO and alkyl group, different amphiphilic POSS-POE were obtained with a flexible hydrophilic/hydrophobic balance. These POSS-PEO organized into a lamellar layers formed by the PEO chains streched or folded and POSS are located between lamellae. The R7Q8M8 cages tended to increase thermal stability of low mollecularweight PEO chains (350g/mol) but had a destabilizing effect in the case of longer PEO chains. In water, these amphiphilic POSS-POE behave as O/W emulsifiers with the formation of micelles having CMC comprised between 10-4 and 4x10-4 mol/L depending on the chain length of POE. The use of POSS-PEO as an emulsifer allows for preparing the emulsions of epoxy DGEBA in water with droplets sizes comparable (micron) to the emulsions obtained with a conventional non-ionic surfactant (Tergitol). The cross-linked networks of these emulsions exhibit good thermal and surface properties in comparison with a reference system based on DGEBA/Tergitol.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (XIV-201 p.)
  • Annexes : Références bibliographiques à la fin de chaque chapitre

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Toulon (La Garde). Bibliothèque universitaire. Section Campus La Garde.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TH-SCI/2010TOUL15
  • Bibliothèque : Université de Toulon (La Garde). Bibliothèque universitaire. Section Campus La Garde.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TH-SCI/2010TOUL15.CD
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.