Добірка наукової літератури з теми "Polymérisation colloïdale"

La synthèse et l’assemblage de particules colloïdales de morphologie et de fonctionnalité originale permet d’envisager la fabrication de matériaux aux propriétés électromagnétiques innovantes. Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés à la synthèse de colloïdes hybrides silice/polystyrène par un processus de polymérisation en émulsion du styrène ensemencé par des germes de silice préalablement fonctionnalisés en surface par des groupements méthacrylate. Ces particules hybrides, composées d’une particule centrale de silice entourée d’un nombre contrôlé de nodules de polystyrène, ont été utilisées comme moules afin de synthétiser des nanocages d’or de morphologie contrôlée. Ces nanocages d’or ont été caractérisées structuralement et optiquement. Nous nous sommes également intéressés à l’assemblage des particules hybrides silice/polystyrène via la génération d’interactions entre les nodules de polystyrène grâce au contrôle de qualité du solvant pour le polystyrène. Les particules présentant un nodule de polystyrène s’assemblent en petits clusters alors que celles présentant deux nodules de polystyrène forment des chaînes
The synthesis and the assembly of colloidal particles with original morphology and functionality should allow the fabrication of next-generation materials. This study deals with the synthesis of hybrid silica/polystyrene particles by an emulsion polymerization of styrenes eeded by surface functionalized silica particles. These particles, made by a silica coredecorated by a controlled number of polystyrene nodules, has been used as templates for thesynthesis of goldnanocages morphologically controlled. Theses gold nanocages has been characterized structurally and optically. We have also investigated the self-assembly of hybrid silica/polystyrene particles by generating interaction between polystyrene nodules due to the control of the solvent quality for polystyrene. Particles with one polystyrene nodule self assemble in little clusters and particle with two nodules in chains

Ce manuscrit décrit l'utilisation de particules de silice colloïdale de taille et de fonctionnalité définies pour élaborer des matériaux aux propriétés spécifiques. Dans un premier temps, nous avons comparé différentes méthodes de synthèse de particules de silice à partir d'un précurseur moléculaire selon un procédé sol-gel. Celles-ci nous ont permis de fabriquer des objets sphériques de fonction de surface contrôlée et avec une taille moyenne régulière comprise entre 50 nm et 2 microns. Une fois ces particules synthétisées, nous avons étudié leur comportement à l'interface air-eau grâce à la technique de Langmuir puis fabriqué des cristaux colloïdaux d'épaisseur contrôlée par dépositions successives de monocouches de particules sur des substrats hydrophiles selon le principe de la technique de Langmuir-Blodgett. Ce contrôle nous a permis d'étudier l'influence de l'épaisseur des cristaux sur leurs propriétés spectroscopiques. Le second axe de notre recherche concernait l'élaboration de particules à morphologie originale et en particulier d'objets dissymétriques. L'utilisation de différentes techniques impliquant des phénomènes interfaciaux a d'abord été envisagée (interfaces planes puis courbes à l'échelle macroscopique). Nous avons également élaboré de particules organiques-inorganiques grâce à un procédé de polymérisation en émulsion de styrène en présence de particules de silice modifiées en surface. La maîtrise des différents paramètres expérimentaux nous a ainsi permis d'obtenir des objets hybrides aux morphologies originales mais prédictibles et variées, qu'elles soient dissymétriques (± haltère a, ± bonhomme de neige a, ± cœur-écorce décentré a) ou non (± marguerite a, ± multipode a ou ± framboise a). Ces nouveaux types de particules colloïdales pourraient présenter des propriétés innovantes dans de nombreux domaines tels que la catalyse, l'affichage électronique ou la stabilisation de milieux complexes

La synthèse d’objets hybrides silice/latex constitue le coeur de ce travail de doctorat ; il s’agit de recouvrir partiellement des particules de polystyrène par de la silice nanométrique. Pour cela la polymérisation en émulsion de la phase organique in-situ en présence de nanoparticules de silice a été sélectionnée, en présence d’auxiliaires organiques pour rendre les surfaces amphiphiles. Les premières formulations mises en oeuvre avec des tensioactifs n’ont pas conduit à la décoration des latex parce que la présence de ces molécules aux interfaces favorise plutôt la dispersion des latex, empêchant l’adsorption de la silice. Par la suite, l’étude de deux systèmes composés respectivement d’une silice chargée négativement et du PEGMA, et d’une silice chargée positivement et du PSS, ont permis d’obtenir des latex « décorés » caractérisés par ATG et MET. Les mécanismes proposés s’appuient, selon les conditions, sur des mécanismes de nucléation homogène ou de nucléation en gouttelettes. Il apparait que la maîtrise des interactions pouvant être produites à la surface du latex est très importante pour permettre à la silice de se placer à sa surface. Ainsi, le choix de l’amorceur ou de l’auxiliaire organique est un paramètre clé pour obtenir des particules hybrides.Dans la dernière partie de cette étude, la silice a été introduite sous la forme d’objets hybrides silice/latex dans une suspension d’alumine pour procéder à l’hétérocoagulation des deux matériaux et à la granulation de l’alumine. La combinaison des propriétés des matériaux organique et inorganique constituant les particules hybrides a permis de conduire à l’amélioration de l’organisation microstructurale interne du granule lors de l’étape de séchage, en diminuant de manière significative les fissurations au sein des granules
This work is centered on the silica/latex hybrid particles synthesis: the aim of the study is to partially cover the polystyrene beads with silica nanoparticles. For this purpose, in-situ emulsion polymerization of the organic phase with silica has been selected with organic auxiliaries to make the surfaces amphiphilic. The first compositions processed with surfactants did not lead to latex decoration because the presence of the molecules at the interface favors the dispersion of the latex impeding silica adsorption. Then, the study of two systems with, in one hand negatively charged silica and PEGMA, and in the other hand positively charged silica and PSS, allowed to get “decorated” latex characterized by TGA and TEM. The proposed mechanisms are based on the homogeneous nucleation or the droplet nucleation mechanisms depending on the conditions. It appears that the control of the interactions that could be produced at the surface of the latex is very important to allow the silica to go at the surface. Thus, the initiator or organic auxiliary choice is a key parameter to get hybrid particles.In the last part of this study, silica has been introduced via hybrid particles in an alumina suspension to proceed to heterocoagulation of both materials leading to alumina granulation. The combination of the properties of the organic and inorganic material that constitute the hybrid particles leads to the improvement of the microstructural organization inside the spheres during the drying step by reducing significantly the cracks in the spheres

Ce travail apporte une meilleure connaissance de l'acrylate d'ethyl-2 hexyle (aeh) en vue de sa copolymerisation en emulsion. Le comportement dans l'eau de l'aeh a ete etudie en presence d'emulsifiant de la serie des sulfates d'alkyle. Cette etude a ete completee par la mesure de tensions a l'interface monomere/eau et par la mesure de l'aire moleculaire d'adsorption des emulsifiants sur l'homopolymere. La constante de vitesse d'homopolymerisation de l'aeh a ete mesuree a partir de sa copolymerisation avec le styrene. Une etude en solution a permis d'evaluer, comparativement a l'acrylate de butyle, la reactivite intrinseque du monomere. L'homopolymerisation en emulsion de l'aeh a ete menee selon la nature et la concentration en emulsifiant. Durant cette etude, l'evolution de la distribution des tailles de particule a ete suivie par microscopie electronique a transmission afin de mettre en evidence le mecanisme de nucleation propre a ce monomere. La copolymerisation en emulsion de l'aeh avec le methacrylate de methyle a ete etudiee selon le procede de polymerisation utilise. L'etude a ete menee parallelement avec l'utilisation de programmes de simulation, afin de suivre notamment l'evolution de la derive de composition et de la temperature de transition vitreuse du copolymere forme. Enfin, l'influence de l'aeh sur la structuration des particules est etudiee en fonction de la composition du copolymere et de la conversion

La synthèse de colloïdes dont les propriétés peuvent être ajustées par modification de l'organisation spatiale de leurs constituants permet d'envisager la formation de matériaux uniques et révolutionnaires. Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés à la fabrication de particules hybrides constituées d'un coeur de silice décoré en surface par des latex de polystyrène élaborés in situ par un procédé original de polymérisation en émulsion.
Le contrôle du nombre et de la taille des nodules organiques en croissance peut être réalisé via l'ajustement de certains paramètres expérimentaux tels que les caractéristiques physicochimiques de la silice et/ou de la réaction de polymérisation en émulsion. Des colloïdes remarquables par leurs formes (polyèdres réguliers) et par leurs tailles (quelques centaines de nanomètres) ont été obtenus.
Nous avons également synthétisé des nanoparticules dissymétriques ou « Janus », en référence au dieu romain à deux visages. Nous avons pour cela développé deux voies de synthèse, basées sur le masquage partiel d'un des hémisphères de particules minérales suivi d'une étape de fonctionnalisation de surface régiosélective. Ainsi, des dimères hybrides silice/polystyrène, où le nodule polymère sert de masque temporaire du coeur minéral, se sont avérés de bons candidats dans la réalisation de particules « Janus ». Nous avons également exploité une interface liquide/liquide (émulsions de Pickering) pour générer ce type d'objets.
L'étude des propriétés de ces colloïdes en vue de diverses applications telles que la réalisation de cristaux colloïdaux ou de nanostructures multifonctionnelles complexes a été abordée.

La synthèse de colloïdes dont les proppriétés peuvent être ajustées par modification de l'organisation spatiale de leurs constituants permet d'envisager la formation de matériaux uniques et révolutionnaires. Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés à la fabrication de particules hybrides constitués d'un coeur de silice décoré en surface par des latex de polystyrène élaborés in situ par un procédé original de polymérisation en émulsion. Le contrôle du nombre et de la taille des nodules organiques en croissance peut être réalisé via l'ajustement de certains paramètres expérimentaux tels que les caractéristiques physico-chimiques de la silice et/ou de la réaction de polymérisation en émulsion. Des colloïdes remarquables par leurs formes (polyédres réguliers) et par leurs tailles (quelques centaines de nanomètres) ont été obtenus. Nous avons également synthétisé des nanoparticules dissymétriques ou "Janus", en référence au dieu romain à deux visages. Nous avons pour cela développé deux voies de synthèse basées sur le masquage partiel d'un des hémisphères de particules minérales suivi d'une étape de fonctionnalisation de surface régiosélective. Ainsi, des dimères hybrides silice/polystyrène, où le nodule polymère sert de masque temporaire du coeur minéral, se sont avérés de bons candidats dans la réalisation de particules "Janus". Nous avons également exploité une interface liquide/liquide (émulsion de Pickering) pour générer ce type d'objets. L'étude des propriétés de ces colloïdes en vue de diverses applications telles que la réalisation de cristaux colloïdaux, ou de nanostructures multifonctionnelles complexes a été abordée.

Ce travail de thèse porte sur le développement de nouvelles couches minces nanocomposites par plasma froid à la pression atmosphérique. L'objectif principal est d'améliorer la compréhension des mécanismes physico-chimiques régissant ce procédé de synthèse. La stratégie adoptée est basée sur l'injection via un aérosol d'une suspension colloïdale de nanoparticules d'oxyde métallique dans une décharge à barrière diélectrique opérant en atmosphère d'azote (décharge de Townsend). Dans un premier temps, la synthèse est réalisée de manière séquentielle, la fabrication d'une matrice inorganique de silice (SiO2) étant séparée du dépôt des nanoparticules (TiO2). Ensuite, les couches nanocomposites sont obtenues par un procédé en une seule étape à travers l'injection simultanée dans la décharge des nanoparticules et d'un précurseur polymérisable organosiliciée (HMDSO). Les travaux présentés dans ce manuscrit se divisent en quatre grandes parties : tout d'abord le procédé de fabrication des nanoparticules est présenté, et une étude de leur dispersion dans divers solvants chimiques est réalisée. Puis la deuxième partie s'intéresse à l'étape de nébulisation de la suspension colloïdale, à l'analyse des distributions de taille des objets injectés et à l'étude de leur transport sans plasma. En particulier, une étude de l'influence des principales forces agissant sur leur transport est réalisée. Ces résultats permettent ensuite d'évaluer l'impact de la décharge sur le transport, et sur la réalisation des couches minces nanocomposites. Finalement, l'analyse des propriétés obtenues pour ces couches minces sur des substrats de bois est présentée dans une dernière partie
This PhD work is focused on the development of a new generation of nanocomposite thin films using cold plasma at atmospheric pressure. The main objective is to improve the understanding of the mechanisms involved in this process.The strategy is based on the injection of a metal oxide nanoparticles suspension in a dielectric barrier discharge operating in nitrogen (Townsend discharge). At first, the nanocomposite thin film is deposited sequentially: the fabrication of the inorganic matrix of silica (SiO2) is separated from the collection of the nanoparticles (TiO2). Then, the nanocomposite layers are obtained by a one-step process using a direct injection inside the discharge of nanoparticles dispersed in a polymerizable organosilicon precursor (HMDSO). This manuscript is divided into four major parts: first, the synthesis of the nanoparticles and the study of their dispersion in different solvents are presented. Then, in the second part we focus on the atomization of the colloidal suspension, on the analysis of the size distributions of the injected objects and on the study of their transport towards the discharge area. These results are then used to assess the influence of the discharge on the transport and the quality of deposited nanocomposite thin films. Finally, the thin films properties are investigated when depositing on wood substrates

L'auto-assemblage colloïdal représente une stratégie importante pour la conception de matériaux, en s'appuyant généralement sur des briques élémentaires sphériques capable de former des structures ordonnées telles que les réseaux cubique à faces centrées et hexagonal compact. Cependant, l’emploi de briques de base isotropes limite la formation de structures plus complexes. En revanche, l'utilisation de particules à patch permet de contrôler la directionnalité des interactions et la valence des particules, ouvrant ainsi la voie à l'assemblage de structures plus sophistiquées. Dans ce travail, nous avons développé deux méthodes robustes pour produire des particules colloïdales à deux patchs capables de s'auto-assembler par hybridation de l'ADN. La première approche repose sur la synthèse de particules de silice/polystyrène de type monopode, de taille micrométrique, par polymérisation en dispersion ensemencée. Ces particules sont constituées d’un nodule de PS, associé à une particule de silice, qui joue le rôle de masque pendant le greffage des brins d'ADN sur la surface de la silice. Après la dissolution des chaînes de polystyrène physiquement enchevêtrées du nodule de polymère, les chaînes de PS restantes qui sont greffées à la surface ont à leur tour été fonctionnalisées avec des brins d'ADN différents, ce qui a conduit à la formation de particules de silice bi-patchs. Cette fonctionnalisation asymétrique et sélective, cruciale pour le contrôle des interactions entre nanoparticules nous a permis de les assembler sous la forme de dimères et d’agrégats de type framboise. La deuxième stratégie est basée sur l’utilisation de bipodes de silice/polystyrène, synthétisés par polymérisation en émulsion ensemencée. Ces bipodes sont composés d'une nanoparticule de silice attachée à deux nodules de PS positionnés à 180° l’un de l’autre. Les bipodes ont été convertis en particules bi-patchs par dissolution des chaînes physiquement enchevêtrées des nodules de PS, suivie d'une fonctionnalisation sélective de l'ADN des chaînes de PS restantes en surface. L'analyse morphologique des nanoparticules par microscopie à force atomique a révélé des changements structurels avant et après fonctionnalisation. Le mélange de deux lots de nanoparticules bi-patchs fonctionnalisées avec des brins d'ADN complémentaires nous a permis de contrôler la formation d'assemblages unidimensionnels, appelés « polymères colloïdaux ». La longueur de ces polymères colloïdaux a pu être ajustée en faisant varier le temps d'incubation
Colloidal self-assembly is a powerful strategy for materials design. For example, spherical building blocks can form ordered structures such as face-centered cubic and hexagonal close-packed lattices. However, the use of isotropic building units limits the assembly of more complex structures. In contrast, the use of patchy particles allows to achieve control over the directionality of the interaction and the valence of the particles, allowing access to more sophisticated structures through self-assembly strategies. In this work, we have developed two routes to reliably produce two-patch colloidal particles that can self-assemble driven by DNA hybridization. Our first approach focused on the synthesis of silica/polystyrene monopod-like micron-sized particles via seeded dispersion polymerization. The particles consisted of a PS nodule attached to a single silica core and acted as a mask onto the silica surface for the grafting of DNA strands. Then, the physically entangled polystyrene chains were subsequently dissolved. The remaining PS chains grafted at the silica surface were in turn functionalized with different DNA strands, leading to the formation of bi-patch silica particles. This selective and asymmetric functionalization was crucial for controlling the interactions between particles and enabled us to assemble them into dimers and raspberry-like clusters. The second strategy started with bipod-like silica/polystyrene nanoparticles, synthesized via seeded emulsion polymerization. These bipods were composed of a single silica nanoparticle attached to two PS nodules positioned opposite to each other. The bipods were converted into bi-patch particles by dissolving the PS nodules, followed by selective DNA functionalization of the remaining surface PS chains. Morphological analysis by transmission electron microscopy and atomic force microscopy revealed structural changes before and after functionalization. Mixtures of two batches of bi-patch nanoparticles functionalized with complementary DNA strands allowed us to control the formation of one-dimensional assemblies, referred to as “colloidal polymers”. The chain length of these colloidal polymers can be modulated by varying the incubation time

Afin d'obtenir une bonne repartition de la charge minerale dans des elastomeres et pour ameliorer certaines proprietes des latex, nous avons realise l'encapsulation de nanoparticules de silice au moyen de la polymerisation en emulsion. Deux types de silice sont utilises: une silice hydrophile pour laquelle le polymere l'encapsulant n'a qu'une interaction physique, et une silice fonctionnalisee copolymerisant avec le monomere pour aboutir a un polymere chimiquement greffe. Ces silices fonctionnalisees sont synthetisees soit par le procede sol-gel dans une emulsion inverse ou dans un melange eau/ethanol/ammoniac, soit par greffage de silice pyrogenee. Elles sont caracterisees par irtf, rmn #2#9si, analyse elementaire, met. L'encapsulation de ces silices n'est realisable que si elles sont parfaitement dispersees dans l'eau, s'il existe une affinite silice/monomere, si la polymerisation a la surface de la silice est favorisee, si la stabilite des particules est controlee. Centrifugation, met, cinetiques, calcul du nombre de particules, extractions des polymeres greffes et absorbes sont autant d'elements qui confirment l'encapsulation des silices. A partir de ces latex, des films sont formes et leurs proprietes mecaniques etudiees. Un modele explique l'effet de reticulation apporte par la liaison chimique. Cette derniere ameliore la dispersion de la silice dans les films, observes par saxs et meb

Les molécules colloïdales peuvent être décrites comme des agrégats robustes de particules sphériques prenant la forme de certaines molécules simples. La préparation de suspensions de molécules colloïdales est étudiée afin d'obtenir de hauts rendements en morphologie et des distributions étroites en taille des objets, conditions indispensables pour envisager de futures applications comme leur assemblage et l'élaboration de matériaux. La stratégie repose sur l'introduction de germes de silice fonctionnalisés dans une polymérisation en émulsion du styrène, menant à la nucléation-croissance d'un nombre restreint de nodules sphériques de latex ancrés à la surface de la silice.Les travaux proposent une optimisation des voies de préparation (i) des germes de silice par voie sol-gel et (ii) des particules de latex de PS par polymérisation en émulsion. Les structures des clusters silice/PS sont caractérisées par cryo-tomographie électronique et leur formation fait l'objet de discussions notamment en s'appuyant sur des modèles géométriques connus et en proposant un nouveau modèle de croissance des nodules. Enfin, une étude préliminaire est menée afin de recouvrir ces clusters d'une couche d'oxyde (SiO2 et TiO2).