Conception des matériaux à faible énergie de surface : une nouvelle étape pour la production durable

Conception of low surface energy materials : a novel step towards sustainable products

• Auteur / Autrice : Janwa El Maiss
• Direction : Frédéric Guittard, Thierry Darmanin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 30/10/2015
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique de la matière condensée (Nice) - Laboratoire de physique de la matière condensée
• Jury : Président / Présidente : Sandrine Cammas-Marion
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Guittard, Thierry Darmanin, Sandrine Cammas-Marion, Oscar Komla Awitor, Julian Eastoe, Masanobu Sagisaka
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sandrine Cammas-Marion, Oscar Komla Awitor
• DOI : 10.70675/1cb38ea0z0131z4309z8f7dz46c30b567203

Mots clés

Mots clés contrôlés

Surfaces hydrophobes

Corps gras

Surfactants

Développement durable

Fluor -- Composés organiques

Mots clés libres

Superhydrophobie

Oléophobie

Tensioactifs éco-responsables

Bioaccumulation des PFCs

Superhydrophobicity

Oleophobicity

Eco-responsible surfactants

Bioaccumulation of PFCs

Résumé

Les matériaux à faible énergie de surface (LSEMs) sont conçus pour différentes applications. Parmi celle-ci, les applications sur un support solide pour l’élaboration de surfaces superhydro/oléophobes ainsi qu’à l'interface de 2 milieux distincts pour la synthèse de nouveaux tensioactifs éco-responsables. Actuellement, ces matériaux sont constitués essentiellement de composés fluorés pour leurs propriétés uniques leur conférant à la fois l’hydro- et oléo-phobie ainsi que pour leur stabilité thermique et chimique dans des milieux corrosifs. Ce projet montre que l’élaboration des surfaces superhydro/oléophobes peut être réalisée sans utiliser nécessairement des chaînes perfluorées. Deux approches sont adoptées dans ce processus. La première stratégie est d'étudier l'influence de la longueur de la chaîne fluorée sur la structuration et la mouillabilité de la surface des dérivés du ProDOT. La seconde est d'explorer l'influence d'une chaine hydrocarbonée incorporée au coeur des monomères et d'étudier l'effet du type et de la longueur de ces chaînes sur les propriétés de surface. Dans le cadre de l'application des LSEMs sur les ‘matériaux mous’, deux études ont été réalisées : la première se focalisant sur l'effet de la longueur des chaînes hydrocarbonées sur les tensioactifs hybrides à courte chaine fluorée et la deuxième étudiant l'effet de la tête polaire. Deux séries de sulfates et bisulfates hybrides ont donc été synthétisées et leurs propriétés physico-chimiques étudiées. Ce travail a abouti à des résultats intéressants.

Two types of Low surface energy materials LSEMs can be recognized; those which are firstly applied on solid surfaces to elaborate superhydro/oleophobic surfaces that are micro and nano structured, and secondly at the water/air interface to synthesize new ecofriendly surfactants. LSEMs are essentially made from fluorinated compounds due to their unique properties of being both hydro and oleophobic as well as, their thermal and chemical stability in corrosive media. This project shows that the creation of superhydrophobic materials with high oleophobic properties does not necessarily require the utilization of long and bioaccumulative perfluorocarbon chains. Two approaches were adopted in this field. The first strategy was to develop ProDOT derivatives bearing short fluorinated chains to study the influence of the fluorinated chain length on the surface wettability. The proceeding part was to explore the effect of the introduction of a hydrocarbon tail and study the effect of their type and chain length on the surface properties. Another important aspect of this research involves the application of LSEMs on soft materials like surfactants as alternatives to toxic perfluorinated homologues. This study was done to explore the effect of the variant hydrocarbon chains with a short fluorinated tail of hybrid surfactants as well as the effect of the polar head. In this area, two families of hybrid sulfate and bisulfates were synthesized. Their physico-chemical properties were investigated and interesting results were obtained.