Films de deux polymères auto-assemblés : chlorhydrate de polyallylamine (PAH) et polystyrène sulfonate de sodium (PSS) : mécanisme de croissance et stabilité
Institution:
BesançonDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The growth mechanism and the stability of polyelectolyte films elaborated by multi-steps self association were investigated using principally fixed angle laser reflectometry. The first part of the investigation addressed the conversion of the reflectometric output into the deposited weight of polymer. In the case of a monolayer we have established the range of validity of a linear relationship between the deposited weight and the reflectometric output. In the case of a multilayer film we have used and explored a new approach developed in the laboratory allowing the determination of the stepwise change of the refractive index and the film thickness, leading eventually to the deposited weight. The second part of the work is dedicated to the experimental elaboration of films with the polyelectrolytes poly(allylamine,HCl) and poly(styrene sulfonate). The influence of the principal operational parameters was screened (pH, ionic strength, type of electrolytes, molecular weight of polymers, washing between deposition steps, etc). The charge balance and the incorporation of small ions were determined step by step. The elaboration of films on the flat silica substrate in the reflectometric cell was compared with that on colloidal silica. Complementary characterization of the polymer films were made with AFM and Focused ion beam imaging (FIB-SIM), which allowed the determination of the films morphology and roughness. Very thick films were constructed. A growth mechanism was proposed to explain the transition between an early stage (first steps), influenced by the property of the surface and later steps where the growth only depends on the interaction between the two polymers. Finally the stability of 1 to 5 bilayers films was examined upon change of the pH of the solution.
Abstract FR:
Le mécanisme et la stabilité d’auto-assemblage de deux polyélectrolytes (PAH et PSS) en vue de la nano-encapsulation ont été essentiellement étudiés par réflectométrie laser à angle fixe. Cette technique se révèle très utile pour quantifier la masse de polymère adsorbé en fonction du temps sur un substrat. Dans un premier temps, plusieurs méthodes, de conversion du signal réflectométrique en quantité adsorbée, ont été présentées. Ainsi, ans le cas de film monocouche, une nouvelle approche de conversion des signaux est nécessaire afin de prendre en compte un fort changement d’indice de la solution dû à des concentrations de polymères importantes. Dans le cas de films auto-assemblés, le modèle consiste à considérer une couche adsorbée d’épaisseur et d’indice variant après chaque injection. La deuxième partie, a permis de proposer un mécanisme d’auto-assemblage de ces deux polyélectrolytes. Cette étude réalisée sur substrat plan, à l’aide de la réflectométrie et de l’AFM, met en évidence des différences de comportement de chaque polyélectrolyte. On a aussi eu recours à une étude sur colloïde pour montrer le rôle important des ions, le changement d’ionisation des polymères et le nombre de couches nécessaire à une couverture complète du substrat. Enfin, cette partie s’est terminée par l’étude de films très épais, constitués d’un nombre de couches allant jusqu’à 320, et nécessitant l’utilisation de techniques nouvelles dans ce domaine, le faisceau d’ions focalisé et la spectroscopie à décharge luminescente. La dernière partie a traité de la stabilité du film auto-assemblé lors de son rinçage dans des conditions différentes ou non de celles de la construction. Le dernier polyélectrolyte adsorbé et le nombre de couches déposées influent le comportement des films. Ces résultats permettent de prévoir les conditions de conservation de ces films ainsi que celles de déconstruction partielle ou totale en vue du relargage du principe actif contenu dans les capsules.