Etude de la structure et des propriétés de polymères hydrosolubles associatifs synthétises par copolymérisation micellaire

Study of the structure and properties of associating water-soluble polymers synthesized by micellar copolymerization

• Auteur / Autrice : Marie-Rose Caputo
• Direction : Françoise Candau, Joseph Selb
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physicochimie macromoléculaire
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymères hydrosolubles

Mots clés libres

Copolymerisation micellaire

Résumé

Cette thèse concerne la conception et l'étude de polymères hydrosolubles associatifs à base d'acrylamide et de monomères hydrophobes se distinguant par la nature de la fonction polymérisable et la structure du groupement hydrophobe. Ces polymères ont été obtenus par copolymérisation micellaire où le monomère hydrophobe est solubilisé dans des micelles de tensioactif dispersées dans une solution aqueuse d'acrylamide. Le rôle fondamental joué par les micelles sur le mécanisme de la réaction a été mis en évidence en considérant différents tensioactifs se distinguant par leur tête polaire (anionique ou cationique) et la queue hydrophobe alkyle (C12 ou C16). Des informations sur la microstructure à multiblocs des copolymères comportant des unités hydrophobes naphtyles ont été obtenues par fluorescence d'excimère. Le processus d'association des polymères en solution aqueuse par interactions hydrophobes entre chromophores et sa variation avec la température ou en présence d'additifs (cosolvant, tensioactif) ont été suivis selon cette même technique. Une étude comparative des propriétés rhéologiques en fonction de la température a été réalisée pour des solutions aqueuses semi-diluées enchevêtrées d'homopolymères et de copolymères avec ou sans tensioactif. Le comportement viscoélastique de ces solutions est traduit par des courbes maîtresses d'après le principe de superposition temps-température. Il a été montré que la température ou le tensioactif ne modifie pratiquement pas le nombre de points de jonction interchaînes mais affecte essentiellement leur durée de vie. Une étude par diffusion de rayons X aux petits angles de solutions en régime semi-dilué enchevêtré montre que les longueurs de corrélation caractéristiques des solutions de copolymères sont différentes de celles des homopolymères.

This work deals with water-soluble associating polymers based on acrylamide and on hydrophobic monomers with different polymerizable functions and hydrophobic groups. These polymers were synthesized by micellar copolymerization in which the hydrophobic monomer is solubilized within surfactant micelles dispersed in an aqueous solution of acrylamide. By considering surfactants with different polar heads (anionic or cationic) and alkyl chain lengths (C12 or C16), it was shown that the micelles play a major role on the reaction mechanism. Information on the multiblock microstructure of the copolymers containing hydrophobic naphthyl moieties were obtained from excimer fluorescence measurements. The association process of the polymers in aqueous solution via hydrophobic interactions between chromophores and its variation with the temperature or additives (cosolvent, surfactant) were also monitored with the same technique. A comparative study of the rheological properties as a function of temperature was carried out for entangled semi-dilute homopolymer and copolymer aqueous solutions with or without surfactant. The viscoelastic behaviour of these solutions can be described by master curves according to the classical time-temperature superposition. It is shown that the temperature or the surfactant does not significantly affect the number of physical crosslinks but essentially their lifetimes. A study by small angle X-ray scattering of semi-dilute entangled solutions reveals that the correlation lengths of the copolymers are different from those of homopolymers.