Solutions de polyélectrolytes et de tensioactifs de charge opposée
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
We have investigated mixed aqueous solutions of an anionic polyelectrolyte, carboxyMC (CMC), with a cationic surfactant, dodecyltrimethylammonium bromide (DTAB). We have performed light scattering experiments, complemented by binding isotherms, viscosity, and electrophoretic mobility measurements. When the surfactant concentration is large enough, the polymer chains collapse and surfactant-polymer aggregates are formed. The aggregates size increases when surfactant concentration increases, until precipitation occurs. When the polymer concentration Cp is small, the size is independent of Cp, the aggregates are monodisperse and rigid. When Cp is larger, the size increases, the aggregates become polydisperse and soft. We have also used a surfactant with longueur tail length, cetyltrimethylammonium bromide (CTAB). In this case, the aggregates are much bigger, polydisperse and soft. Neutron scattering experiments performed in dilute solutions show that DTAB-CMC aggregates have an original micro structure, constituted of densely packed surfactant micelles connected by polyelectrolytes chains. When working in a semi-dilute polymer concentration, the type of the core of the internal structure remains the same as in the dilute polymer regime. We have also investigated the behaviour of theses mixtures in the interface air/water by surface tension and ellipsometry measurements. At low surfactant concentration, a synergic decrease of surface tension is observed due to the adsorption of polyelectrolyte and surfactant complexes. At the cac(critical aggregation concentration), no further adsorption is observed at the interface and the thickness of the adsorbed monolayer stay constant. When the solutions became turbid a significant amount of polyelectrolytes and surfactant aggregates are formed ; theses aggregates are hydrophobic and adsorb on the surfaces in rather thick layer.
Abstract FR:
Ce travail de thèse vise à mieux comprendre le comportement des mélanges polyélectrolytes-tensioactifs de charge de signe opposé à l'interface et dans le volume. Pour ce faire, nous avons étudié l'influence de différents paramètres tels les concentrations en polymère et en tensioactif, la longueur de la queue hydrophobe du tensioactif et le degré de charge du polymère sur les propriétés des mélanges. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés aux propriétés de surface de ces mélanges. Aux faibles concentrations en tensioactif, nous avons observé une baisse synergique de la tension superficielle due à la co-adsorption des deux espèces à l'interface. Cette baisse est suivie par l'apparition d'un plateau qui débute par la concentration d'agrégation critique(cac). Le plateau observé est suivi par une baisse de la tension superficielle au delà d'une concentration T2 concentration de saturation. A cette concentration, les mesures d'ellipsométrie montrent une augmentation de l'épaisseur de la couche adsorbée. Ceci suggère que les agrégats formés dans le volume, qui deviennent moins chargés et plus hydrophobes, commencent à s'adsorber à l'interface. A plus forte concentration en tensioactif, les solutions deviennent troubles. On observe une baisse de l'épaisseur de la couche adsorbée suggérant que les agrégats sont mieux solubilisés dans le volume. Dans un deuxième temps, nous avons sommes intéressés aux propriétés de volume des mêmes mélanges. Les mesures de diffusion de lumière ont été effectuées juste avant la précipitation à des concentrations en tensioactifs où la viscosité de la solution est égale à la viscosité de l'eau; les chaînes de polymères ont été repliées par l'association coopérative du tensioactif et forment des agrégats multichaînes de grande taille. Nous avons étudié deux systèmes différents: DTAB-CarboxyMC et CTAB-CarboxyMC. Pour le DTAB et aux faibles concentrations en polymère, les agrégats DTAB-CaiboxyMC sont monodisperses et rigides. A concentration fixe en polymère, si on augmente la concentration en tensioactif, la taille des agrégats augmente exponentiellement jusqu'à atteindre une valeur micrométrique et ces agrégats deviennent visible au microscope optique. Le rapport rayon hydrodynamique/ rayon de giration est proche de la valeur théorique 1,29 relative à des objets sphériques….