Étude de la formation de gels par réticulation radiochimique de la polyvinylpyrrolidone en solution

Gel formation in the radiolysis of polyvinylpyrrolidone solutions

• Auteur / Autrice : Claude Legris
• Direction : Adolphe Chapiro
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés industriels
• Date : Soutenance en 1987
• Etablissement(s) : Compiègne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Solutions de polymère

Solutions (chimie)

Polymères hydrosolubles

Radiochimie

Rayons gamma

Biomatériaux

Réticulation (polymérisation)

Polyvidone

Hydrocolloïdes

Colloïdes

Résumé

Au cours de ces dernières années, les matériaux capables d’absorber de fortes quantités d’eau ont suscité un grand intérêt tant d’un point de vue scientifique qu’industriel. Il s’agit de polymères hydrophiles faiblement réticulés. Ceci nous a conduits à consacrer ce travail à la réticulation sous rayonnement gamma de la polyvinylpyrrolidone en solution. Notre choix s’est porté sur ce polymère en raison de l’importance de ses applications dans les domaines biomédicaux et pharmaceutiques. Nous avons montré que la méthode radiochimique permettait d’obtenir à volonté et avec une grande facilité le degré de réticulation désiré. Nous avons examiné l’influence des conditions d’irradiation (intensité du rayonnement, présence ou absence d’oxygène) puis des paramètres caractéristiques des solutions initiales (masse molaire et concentration du polymère, nature du solvant). Nous avons mesuré l’augmentation de la viscosité des solutions dans la période pré-gel et les valeurs respectives des fractions de polymère insoluble (le gel) et encore soluble (le sol) dans la période post-gel. La dose minimum nécessaire pour l’obtention d’une substance insoluble appelée « dose de gel » croit avec la concentration de la solution initiale pour les solutions aqueuses et décroit pour les solutions méthanoliques. Par contre l’efficacité de la réticulation, caractérisée par le rendement radiochimique, croit régulièrement avec cette concentration dans les deux cas. Ces résultats nous ont amenés à discuter du rôle respectif des différentes réactions en compétition. Enfin nous nous sommes appliqués à déterminer l’importance des conditions de radioréticualtion ainsi que des conditions de gonflement sur la capacité d’adsorption des hydrogels obtenus.

Hydrophilic gels are finding increasing uses in a variety of industrial applications. The gamma radiolysis of solutions of polyvinylpyrrolidone was investigated. This polymer is broadly known for its applications as biomaterials and pharmaceutical products. We show that radiation method is specially attractive for creating such gels because the process is easily controlled and no additives are needed. We studied with special attention the following parameters : dose rate, concentration and molecular weight of polymer, nature of the solvent. The increase of the viscosity of the solutions was determined during the pre-gel stage. The respective values of sol and gel fraction were measured for the post-gel stage. The minimum radiative dose for formation of an incipient network (gelation dose) increases with the concentration of the initial polymer for aqueous solutions but decreases for methanolic solutions. But the efficiency of crosslinking, represented by a radiation chemical yield, increases steadily with this concentration in both cases. So we consider the various competing processes which account for the observed relationships. Swelling properties of the gels obtained under different conditions are reported.