Propriétés de polymères auto-assemblés : influence de la suppression des échanges dynamiques par photo-réticulation

par Fanny Puaud

Thèse de doctorat en Chimie et physico-chimie des polymères

Sous la direction de Taco Nicolai.

Soutenue le 23-09-2013

à Le Mans , dans le cadre de École doctorale Matériaux, Matières, Molécules en Pays de la Loire (3MPL) (Le Mans) , en partenariat avec Institut des Molécules et Matériaux du Mans (Le Mans) (laboratoire) et de IMMM (laboratoire) .


  • Résumé

    Les copolymères diblocs amphiphiles poly(oxyde d’éthylène)-b-poly(acrylate de méthacryloyloxyéthyle) s’autoassocient dans l’eau pour former des micelles, tout en conservant un échange d’unimères. Dans les suspensions denses, leur coincement conduit à une transition liquide-solide. Dans l’état solide, elles peuvent s’ordonner et un état cristallin apparait. Si l’échange d’unimères est supprimé, les micelles ne sont plus dynamiques et se comportent comme des étoiles, qui montrent un comportement similaire mais avec des différences sur les propriétés rhéologiques et structurales. L’une des méthodes permettant de créer des étoiles est de photo-réticuler le coeur des micelles. L’objectif de cette thèse à été d’analyser l’influence de l’échange d’unimères sur la transition liquide-solide et la cristallisation. Les copolymères ont été synthétisés par une nouvelle technique de polymérisation radicalaire contrôlée, la Single-Electron Transfer-Living Radical Polymerization (SET-LRP). Par diffusion de la lumière, il a été montré que le nombre de bras des étoiles pouvait être contrôlé par la concentration à laquelle les micelles étaient réticulées. Nous avons montré par rhéologie quel’absence d’échange de bras facilitait la transition liquide-solide. Les étoiles présentent la même transition liquide-solide que les micelles, à condition que le nombre de bras des étoiles atteigne une valeur critique. La cristallisation a été étudiée par diffusion des rayons-X. La dynamique d’échange n’a pas d’influence directe sur la cristallisation. La cristallisation et la transition liquide-solide sont facilitées par l’auto-adaptation du nombre de bras, permise par l’échange dynamique.

  • Titre traduit

    Properties of auto-assembled polymers


  • Résumé

    Amphiphilic poly(ethylene oxide)–b– poly(methacryloyloxyethyl acrylate) POE-b-PAME diblock copolymers self–assemble in water to form polymeric micelles which exhibit dynamic exchange of unimers. Dense suspensions of micelles jam leading to a liquid-solid transition. In the solid state, micelles can organize in a crystalline network. If the exchange of unimers between micelles is suppressed, they become no longer dynamic and behave like star polymers. The latter show similar general behavior but with differences in the rheology and the structure. One way to create star polymers from polymeric micelles is to crosslink the hydrophobic core. In this study, we investigate the influence of dynamic arm exchange on the liquid-solid transition and crystallization. Diblock copolymers have been synthesized by a new technique of controlled radical polymerization, the Single-Electron Transfer-Living Radical Polymerization (SET-LRP). Light scattering showed that the number of arms per stars could be controlled by the concentration at which micelles were cross-linked. We have shown by rheology that the absence of dynamic arm exchange facilitated the liquid-solid transition. The frozen stars have the same liquid-solid transition than that of dynamic stars, provided that the number of arms reaches a critical value. The crystallization was studied by X-ray scattering. Dynamic arm exchange has no direct influence on the crystallization. Crystallization and liquid-solid transition are facilitated by the self-adaptation of the number of arms permitted by the dynamic arm exchange.


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