Élaboration de matériaux nanocomposites inorganique / organique par polymérisation en émulsion
Institution:
Lyon 1Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
This thesis deals with the elaboration of film forming nanocomposite latexes containing silica and cerium dioxide particles via emulsion polymerization. First, copolymerizable groups were introduced onto the surface of the mineral particles through chemical grafting of -methacryloxy propyltrimethoxysilane for silica or via the use of complexing carboxylated or organophosphorus monomers or macromonomers for cerium dioxide. The grafting was characterized by FTIR spectroscopy and solid state NMR and quantified through elemental analysis. The functionalized nanoparticules were then used as seeds in emulsion polymerization reactions. Attention was focused on the colloidal stability of the latexes. Colloidal stability appeared to be strongly dependent of the initial stability of the grafted inorganic colloidal suspension in water. The morphology of the nanocomposite latex particles was characterized by transmission electron microscopy and correlated with the surface modification and experimental polymerization conditions. Finally, in case of silica, films have been elaborated from the nanocomposite latexes and their mechanical properties have been evaluated and interpreted in view of the characteristics of the composite particles
Abstract FR:
Ce travail de thèse porte sur l’élaboration de latex nanocomposites filmogènes à base de silice et d’oxyde de cérium par polymérisation en émulsion. Dans un premier temps, des fonctions copolymérisables ont été introduites à la surface des nanoparticules minérales via le greffage du méthacryloxypropyltriméthoxysilane pour la silice ou via l’utilisation de monomères ou de macromonomères carboxylés ou phosphorés complexant pour l’oxyde de cérium. Le greffage a été caractérisé par spectroscopie IRTF et RMN du solide et quantifié par analyse élémentaire. Les particules fonctionnalisées ont ensuite été utilisées comme semence dans des réactions de polymérisation en émulsion. Une attention toute particulière a été portée à la stabilité colloïdale des latex. Celle-ci semble étroitement reliée à la stabilité initiale de la suspension aqueuse de particules minérales greffées. La morphologie des particules composites a été caractérisée par microscopie électronique à transmission et reliée aux conditions de modification de surface et de polymérisation. Enfin, dans le cas de la silice, des films ont été formés à partir des latex et leurs propriétés évaluées puis mises en relation avec les caractéristiques des particules composites