Réseaux hybrides interpénétrés

Hybrids interpenetrating networks

• Auteur / Autrice : Gabriela Alejandra Bonilla-Martinez
• Direction : Jean-Michel Widmaier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie physique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Strasbourg 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Copolymères greffés

Polyméthacrylate de méthyle

Silice

Matériaux hybrides

Réseaux polymères

Mots clés libres

Polyméthanes

Résumé

Les polymères tridimensionnels sont incompatibles entre eux. Une solution aux problèmes d'incompatibilité est la formation de réseaux de polymères interpénétrés (IPN), qui est une voie d'association qui consiste à la formation et/ou réticulation des polymères, l'un en présence de l'autre. La majorité des IPN est constituée par des polymères organiques. Récemment, on a cherché à associer un réseau inorganique à un polymère organique pour la formation de matériaux hybrides organiques-inorganiques. Cette incorporation est faite dans le but d'améliorer les propriétés mécaniques, optiques et thermiques du polymère organique. Le processus sol-gel est la méthode employée pour la formation du réseau inorganique car elle permet le contrôle de la taille et la distribution des particules à l'intérieur d'une solution de polymères organiques à basse température. Notre intérêt est l'association de trois réseaux : un réseau de silice (SiO2), un réseau de polyuréthane (PUR) et de poly (méthacrylate de méthyle) (PMMA). L'incorporation du réseau inorganique dans un polymère organique conduit à des matériaux hétérogènes. Pour minimiser cette séparation de phases dans le système PUR / PMMA / SiO2, nous utilisons des agents de greffage différents entre chaque réseau organique et le réseau inorganique. Parmi les agents de greffage testé, la paire des agents de greffage la mieux adaptée à notre système est : le 3-(trimethoxysilyl) propyl méthacrylate (MSMA) pour le système PMMA / SiO2, et le isocyanatopropyl triethoxy silane (IPS) pour le système PUR / SiO2. Nous concluons que l'incorporation d'un réseau de SiO2 dans un IPN PUR / PMMA est possible avec l'utilisation d'agents de greffage appropriés. Nous obtenons des échantillons avec une haute transparence, ce qui implique l'obtention de matériaux homogènes. En plus, la présence du réseau de SiO2 améliore la stabilité thermique et les modules du système jusqu'à 10% en poids.

Tridimensional polymers are mutually incompatible. A solution of the problems of incompatibility is the formation of interpenetrating polymer networks (IPN), which consists in the formation and the crosslinking of the polymers, one in the presence of the other. Most of the IPN are constituted by organic polymers. Conelining an inorganic network with an organic polymer leads to the formation of an organic-inorganic hybrid materials. The objective of this incorporation is the improvement of the mechanical, optical et thermal properties of the organic polymers. The sol-gel process is classically used for the preparation and the incorporation of the inorganic network because it allows the control of the size and the distribution of particles inside a solution of organic polymers to low temperature. Our interest is the association of three networks: a network of silica (SiO2), a network of polyurethane (PU) and a network of poly (methyl methacrylate) (PMMA). The incorporation of the inorganic network in to organic polymers produces a heterogeneous material. To minimize phase separation in the PU / PMMA / SiO2 system, we introduce covalent bonds between every organic network and the inorganic network. Among the grafting agents tested, the best pair for our system is: (3-trimethoxysilyl) propyl methacrylate (MSMA) for the system PMMA / SiO2 and the isocyanatopropyl triethoxy silane (IPS) for the system PU / SiO2. We conclude that homogeneous incorporation of SiO2 in a PU / PMMA IPN is possible with the use of appropriate grafting agents. We obtain samples with high transparency. In addition, the presence of the network of SiO2, up to 10 % by weight improves the thermal stability and the modulus of the system.