Vers la formation de mono-couches nano-structurées et stimulables de polymères amphiphiles en milieu aqueux

Surface-initiated nitroxide mediated polymerization: Towards hydrophilic/amphiphilic polymer grafted sensitive mono-Layers in aqueous media

Institut Pluridisciplinaire de Recherche sur l'Environnement et les Matériaux, Équipe Physico-Chimie des Polymères IPREM/EPCP, CNRS UMR 5254, Université de Pau et des Pays de l'Adour, Hélioparc Pau Pyrénées, 2 avenue Angot, 64053 Pau Cedex 09, France

Reçu : 3 Décembre 2007
Accepté : 12 Décembre 2007

Résumé

Des particules de silice hybrides formées d'un cœur inorganique et d'une coquille de polymère peuvent être synthétisées par polymérisation par l'intermédiaire de nitroxide amorcée depuis la surface SINMP en présence d'alkoxyamine greffée comme amorceur. La couche d'amorceur attachée ou adsorbée à la surface des particules est basée sur des nitroxides. La synthèse et la caractérisation de la structure des alkoxyamine utilisées seront brièvement décrites. Les particules modifiées par l'amorceur sont étudiées de manière à déterminer les densités de greffage et la nature des sites d'ancrage. En présence d'un radical stable ou nitroxide comme agent modérateur de la polymérisation greffé sur le cœur inorganique, il sera démontré que le "greffage à partir de" ou SINMP se produit avec un caractère contrôlé avec une faible distribution des masses molaires et en accord avec les masses molaires théorique/expérimentale. Une étude comparative de différentes alkoxyamine est décrite afin de déterminer les systèmes les plus performants et polyvalents. De plus, des nouvelles méthodes originales de greffage d'alkoxyamine par piégeage de radicaux seront décrites. Ces approches permettent de minimiser les étapes de synthèse et une plus grande modularité dans leur utilisation. Ces différentes approches ont été étendues à d'autres types de charges (Nanotubes de Carbone pour améliorer leur distribution et dispersion) mais aussi à une surface plane (wafer de silicium). Finalement, deux exemples de manipulation in situ des conformations de chaînes de polymères polyélectrolytes seront décrits par spectroscopie à force atomique. Ces différents sujets de recherche représentent les principaux axes dans le domaine de la modification des interactions aux interfaces solide/liquide (matrice polymère) pour les prochaines années.

Abstract

Hybrid silica particles comprised of an inorganic core and an organic polymer shell can be synthesized by surface-initiated nitroxide-mediated polymerization (SINMP) in the presence of a grafted alkoxyamine as initiator. The layer of initiator molecules attached or adsorbed to the particles surface is based on a nitroxide group. The synthesis and characterization of these alkoxyamine structures are briefly described. The grafted initiator particles are studied in order to determine the nature of the anchorage sites and the grafting density. With a stable radical or nitroxide as chain-growth moderator tethered to the inorganic core, it was demonstrated that the grafting from or to SINMP exhibits a control character with a very low polydispersity and good agreement between theoretical/experimental molecular weights. A comparative study of different alkoxyamines with a bimolecular system based on a grafted azoic initiator in the presence of an acyclic -phosphonylated nitroxide called SG1 is also described. Moreover, original methods for the synthesis of alkoxyamine grafted surface by in situ trapping of carbon radicals will be reported. This approach have been extended to different surfaces type as silicon wafer, Carbon Nanotubes to significantly increase their distribution and dispersion. Finally, two examples of manipulation of polyelectrolytes polymers chains will be described by in situ AFM spectroscopy. These topics could be one of the directions of the field in the next years.