Matériaux poreux fonctionnalisés issus de réseaux (semi)-interpénétrés de polymères : synthèse et caractérisation

Functional porous materials derived from (semi-)Interpenetrating Polymer Networks: synthesis and characterization

¹ Equipe Systèmes Polymères Complexes, Institut de Chimie et des Matériaux Paris-Est, UMR 7182 CNRS, Université Paris-Est Créteil, 2 rue Henri Dunant, 94320 Thiais, France
grande@icmpe.cnrs.fr
² Laboratoire Eau, Energie et Environnement, École Nationale d’Ingénieurs de Sfax, Université de Sfax, 3038 Sfax, Tunisie

Reçu : 10 Juillet 2013
Accepté : 27 Août 2013

Résumé

Cette contribution illustre un concept original d’élaboration de matériaux (nano)poreux fonctionnalisés, présentant des propriétés chimiques et mécaniques stables, en vue de l’obtention de membranes mésoporeuses. La stratégie de synthèse est fondée sur la préparation de réseaux (semi-)interpénétrés de polymères ((semi-)RIPs) dont l’un des sous-réseaux est stable et fonctionnalisé (polystyrène) et l’autre partenaire est facilement éliminable (polylactide, PLA). L’obtention de la (nano)porosité repose sur deux voies complémentaires : soit l’extraction des oligomères de PLA non réticulés dans le cas des semi-RIPs, soit l’hydrolyse sélective du sous-réseau dégradable de PLA dans le cas des RIPs. Dans de tels systèmes, le taux de fonctionnalité peut être varié en jouant sur la concentration molaire en monomère fonctionnalisé alors que la porosité peut être modulée en faisant varier la concentration molaire en agent réticulant et/ou la composition massique des deux partenaires. Les réseaux précurseurs et poreux résultants ont été caractérisés par différentes techniques physico-chimiques d’analyse. Les matériaux poreux fonctionnalisés présentent un intérêt certain dans le domaine de la catalyse hétérogène ou le transport sélectif de fluides (nanofiltration).

Abstract

This contribution illustrates an original concept for elaborating functional (nano)porous materials with stable mechanical and chemical properties in order to obtain mesoporous membranes. The synthetic strategy is based on the preparation of (semi-)Interpenetrating Polymer Networks ((semi-)IPNs) in which one of the sub-networks is stable and functionalized (polystyrene) and the other partner is easily removable (polylactide, PLA). Obtaining the (nano)porosity relies on two complementary routes: either the extraction of the uncrosslinked PLA oligomers in the case of semi-IPNs or the selective hydrolysis of the degradable PLA sub-network in the case of IPNs. In such systems, the rate of functionality can be varied by adjusting by the molar concentration of the functionalized monomer, while the porosity can be modulated by changing the molar content of the cross-linking agent and/or the mass composition of both partners. The precursory networks and the resulting porous homologues were characterized by different physico-chemical analytical techniques. Functional porous networks are of major interest in the area of heterogeneous catalysis or selective transport of fluids (nanofiltration).