Préparation de nanocristaux de cellulose amphiphiles par polymérisation radicalaire par transfert d’atome initiée en surface (SI-ATRP) de particules immobilisées à l'interface d’émulsions de Pickering

Preparation of amphiphilic cellulose nanocrystals by surface-initiated atom transfer radical polymerization (SI-ATRP) from particles immobilized at the interface of Pickering emulsions

• Auteur / Autrice : Yelin Hou
• Direction : Gilles Sèbe
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Polymères
• Date : Soutenance le 21/10/2025
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Henri Cramail
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Zhen Zhang
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ana Villares, Bruno Jean
• DOI : 10.70675/aba9afd1z4f58z4a24za7c2z98fe9ccca9b2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nanocristaux de cellulose

Polydopamine

Émulsions de Pickering

Anisotropie

Mots clés libres

Nanocristaux de cellulose

Polydopamine

Émulsions de Pickering

SI-ATRP

Fonctionnalisation anisotrope

Cellulose nanocrystals

Polydopamine

Pickering emulsion

SI-ATRP

Anisotropic functionalization

Résumé

Au cours de ce travail, nous avons exploré une méthode originale pour préparer des nanocristaux de celluloses (NCCs) amphiphiles par polymérisation radicalaire par transfert d’atome initiée en surface (SI-ATRP), à l'interface d’émulsions de Pickering stabilisées par des NCCs porteurs de sites d'amorçage ATRP. Dans la première partie de la thèse, une nouvelle approche utilisant la polydopamine (PDA) comme couche intermédiaire pour introduire des sites bromoisobutyryle réactifs à la surface des NCCs a été développée, et comparée avec la méthode courante d'estérification à partir du bromure de bromoisobutyryle. Dans la seconde partie de la thèse, les NCCs bromés préparés selon les deux méthodes précédentes ont été utilisés pour stabiliser des émulsion eau-dans huile (E/H) et/ou huile-dans-eau (H/E) contenant un monomère hydrophile (N-isopropylacrylamide) dans la phase aqueuse et un monomère hydrophobe (styrène) dans la phase huileuse. Après polymérisation SI-ATRP biphasique à partir des particules bromées immobilisés à l'interface huile-eau, des NCCs décorés à la fois par des chaines de polystyrène et de poly(N-isopropylacrylamide) ont été récupérées et caractérisées en termes de structure chimique, morphologie, caractère amphiphile et propriétés émulsifiantes. Les résultats obtenus à partir des différents systèmes d'émulsion (H/E ou E/H) et différentes méthodes de bromation ont été particulièrement comparées.

In this work, we investigated an original method to prepare amphiphilic cellulose nanocrystals (CNCs) by interfacial surface-initiated atom transfer radical polymerization (SI-ATRP) of Pickering emulsions stabilized by CNCs bearing brominated ATRP initiating. In the first part of the thesis, a new approach involving polydopamine (PDA) as an intermediate layer was developed to introduce reactive bromoisobutyryl sites at the CNCs surface, and compared with the common esterification method with -bromoisobutyryl bromide. In the second part of the thesis, the brominated CNCs prepared with the two previous methods were used to stabilize oil-in-water (O/W) and/or water-in-oil (W/O) emulsions containing a hydrophilic monomer (N-isopropylacrylamide) in the water phase, and a hydrophobic one (styrene) in the oil phase. After biphasic SI-ATRP polymerization from the brominated particles immobilized at the oil-water interface, CNCs decorated with both polystyrene and poly(N-isopropylacrylamide) chains were recovered and characterized in terms of chemical structure, morphology, amphiphilicity and emulsifying properties. The results obtained with the different emulsion systems (O/W or W/O) and different bromination methods were particularly compared.