Polyaniline : hydratation, mise en oeuvre par voie solvant, et durabilité : approches RMN et méthodes diffusives

• Auteur / Autrice : Virgile Rouyer
• Direction : Jean-Pierre Cohen-Addad
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Mots clés

Mots clés libres

Sciences et techniques

Physicochimie des polymeres

Sciences et techniques

Telecommunications et theorie de l'information

Aniline polymere

Polymere dope

Acide sulfonique

Polymere conducteur

Absorption eau

Solution chimique

Conformation

Agregation moleculaire

Film

Vieillissement thermique

Vieillissement accelere

Mecanisme

Etude experimentale

Résumé

Ce memoire est consacre a l'hydratation, a la mise en oeuvre par voie solvant, et a la durabilite d'un polymere conducteur electronique intrinseque : la polyaniline (pani). Les coefficients de diffusion de l'eau, ainsi que les mecanismes physico-chimiques associes a l'hydratation de diverses poudres de pani, sont caracterises, en regime transitoire ou stationnaire, par : sorption (isothermes et cinetiques), calorimetrie, permeation, et rmn (relaxation magnetique nucleaire transversale). Nous debattons de l'influence de l'etat de dopage et de la nature du dopant (hci, acs) sur les processus d'interaction eau/polymere et sur l'etat de contrainte des mouvements des molecules d'eau. La rmn s'est averee une sonde performante pour determiner, en fonction du taux de dopage et de la concentration, la morphologie de solutions de pani dopee a l'acs (acide camphor-sulfonique) dans le mcresol : (i) estimation precise de la concentration reelle en polymere apres mise en solution ; (ii) quantification de la proportion des macromolecules impliquees dans les processus d'agregation ; (iii) observation des changements de conformation pour les chaines librement solvatees. Nous relatons une transition tres marquee dans la microstructure de ces solutions en fonction du taux de dopage, et modelisons les differentes evolutions morphologiques en confrontant differents concepts de la litterature. L'etude du vieillissement thermo-oxydatif de films auto-supportes de pani/acs est menee sur la base d'une simulation acceleree en conditions potentielles d'usage, et d'un suivi en temps reel des mecanismes d'oxydation et d'extraction thermique de l'eau et du solvant residuel (mcresol), par analyse thermo-gravimetrique. Le suivi des isothermes et des cinetiques de sorption de gaz se revele un outil d'investigation novateur pour identifier et quantifier les phenomenes, universels, de reticulation et d'amorphisation. Plusieurs remedes sont envisages afin d'ameliorer la durabilite de tels materiaux.