Aqueous solutions of complexes formed by model polyelectrolytes of opposite charges

par Iuliia Konko

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Michel Rawiso.

Soutenue le 09-12-2015

à Strasbourg , dans le cadre de École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) , en partenariat avec Institut Charles Sadron (Strasbourg) (laboratoire) .

Le président du jury était Albert Johner.

Le jury était composé de Fabrice Cousin, Regine, von Klitzing.

Les rapporteurs étaient Eric Buhler, Oleg Borisov.

mots clés

• Complexes des polyélectrolytes
• Solutions des polyélectrolytes
• Rigidité intrinsèque
• Diffusion de rayons X aux petites angles
• Diffusion de neutrons aux petites angles
• Solutions aqueuses (chimie)
• Complexes de polyélectrolytes
• Thermodynamique
• Diffusion centrale

Titre traduit

Solutions aqueuses de complexes formés par des polyélectrolytes modèles de charge opposée

Résumé

Cette thèse présente une étude des solutions aqueuses de trois complexes de polyélectrolytes (PECs) modèles. Les PECs résultent de la complexation de deux polyélectrolytes linéaires de charge opposée: un polycation (le PDADMA) et trois polyanions de longueur de persistance non électrostatique distinctes: le polystyrene sulfoné (PSS), le poly(α-méthyl styrène sulfoné) (PαMSS) et l’acide hyaluronique (HA). En plus de l’influence de la rigidité intrinsèque des polyanions sur la formation et la structure des PECs, les effets de la force ionique et de la méthode de préparation des solutions aqueuses de PECs ainsi que l’influence de la concentration des solutions binaires de polyélectrolytes initiales ont également été abordés. Nous suggérons que le processus de complexation entre polycations et polyanions en régimes semidilué et concentré est analogue à une gélification. Il y a toutefois une différence entre les deux complexes qui est reliée à la différence de rigidité intrinsèque.

mots clés

• Polyelectrolyte complexes
• Polyelectrolyte solutions
• Intrinsic stiffness
• Small angle X-ray scattering
• Small angle neutron scattering

Résumé

This PhD thesis presents a study of the aqueous solutions of three model polyelectrolyte complexes (PECs). PECs were formed between hydrophilic and highly charged linear macrocations of poly(diallyldimethyl ammonium) (PDADMA) and linear macroanions of distinct intrinsic persistence lengths: sulfonated polystyrene (PSS), sulfonated poly(α-methyl styrene) (PαMSS) and hyaluronate (HA). In addition to the effect of the macroion stiffness on the PEC formation and structure, those of the ionic strength and the way of preparing the PEC aqueous solutions as well as that of the concentration regimes of the initial PE aqueous solutions were also tackled. We suggest the complexation between macrocations and macroanions in the semidilute and concentrated regimes can be described as a universal gelation process. A difference between PDADMA-PSS and PDADMA-HA complexes is related to the primary self-assembling process and is associated with the distinct structural models for PECs.