Les travaux réalisés au cours de cette thèse concernent trois différentes techniques de formulation innovantes qui ont été étudiées en tant que procédés robustes et efficaces pour l’élaboration de polymères fonctionnels à architecture contrôlée ou bien de films minces réticulés. La première stratégie exploite le caractère orthogonal de la click chemistry la plus connue: la cycloaddition catalysée par le cuivre(I) entre un azoture et un alcyne (CuAAC). Nous avons développé deux stratégies monotopes tandem complémentaires alliant CuAAC et Polymérisation Radicalaire Contrôlée (PRC) afin d’obtenir efficacement des architectures complexes en une seule étape. La deuxième stratégie concerne l’utilisation de la chimie thiol-ène en tant que click chemistry pour la fonctionnalisation de polymères et la réalisation d’architectures bien définies. Une série de polymères portant des insaturations ont été synthétisés par des techniques de polymérisation contrôlée dans le but d’étudier et de comparer l’efficacité des couplages thiol-ène initiés thermiquement ou hotochimiquement. Dans cette étude, l’orthogonalité de la chimie thiol-ène avec la CuAAC a également été étudiée. La troisième stratégie est inspirée des récentes techniques d’élaboration de matériaux réticulés/fonctionnalisés par couplage des azotures avec des insaturations. Nous avons développé une nouvelle stratégie d’élaboration efficace de matériaux massifs et de films minces de PDMS réticulés par utilisation d’un diazoture comme agent réticulant. Cette étude est réalisée en combinant des expertises en rhéologie, chimie et en couches minces. / This thesis focuses on three different and innovative techniques studied as efficient and robust processes to elaborate functional polymers with controlled architecture or crosslinked materials and thin films. The first strategy exploits the orthogonal property of a famous click chemistry: the Copper (I)-catalyzed Azide–Alkyne Cycloaddition (CuAAC). We developed two complementary strategies based on the one-pot tandem combination of CuAAC and Controlled Radical Polymerisation techniques (CRP) to efficiently elaborate complex polymer architectures. The second strategy is focused on the thiol-ene chemistry as a click chemistry and its use for the functionalisation of polymers in order to obtain well defined architectures. A series of alkenefunctional polymers were synthesized by controlled polymerization techniques in order to investigate and compare the efficiency and orthogonality of both photochemically and thermally initiated thiol-ene click coupling reactions. Orthogonality of thiol-ene chemistry with CuAAC was also studied. The third strategy is inspired of new processes developed to perform crosslinked/functionalised materials by azide-ene couplings. We investigate a new strategy for the elaboration of crosslinked PDMS in bulk or in thin films with the use of a diazide as coupling agent. This last study combines analyses in rheology, chemistry and in thin layer.

Lors de cette étude, il a été étudié l'influence de l'ajout de microparticules de polymère réticulé (CPM) dans des formulations d'époxy-amine, sur la cinétique, la morphologie et les propriétés thermo-mécaniques des réseaux finaux obtenus. Tout d'abord, un protocole simple, robuste et bien contrôlé a été développé afin d’ obtenir une large gamme de taille de CPM, de Tg et de fonctionnalité amine. Ce protocole de polymérisation par précipitation, basé sur les phénomènes de séparation de phases, a également été appliqué à différentes compositions chimiques et différents monomères époxy hydrosolubles, ceci montrant les grandes possibilités de cette méthode. Une bonne interface entre les CPMs et la matrice a été recherchée en synthétisant les CPMs en excès de groupes amines. La quantification de ces groupes amines réactifs sur les CPMS était d'un grand intérêt et a donc été étudiée en profondeur. Le titrage des amines de surface a été réalisé en mettant au point un nouveau protocole qui a permis la quantification des amines primaires et secondaires sur les CPMs. Il a ensuite été mis en évidence que, bien que ces microparticules réticulées ne soient pas poreuses, des fonctions amines sont disponibles au cœur des particules et peuvent réagir avec d'autres molécules qui sont capables de diffuser dans la CPM. Il a été montré que lorsque les CPM ont été dispersées dans des mélanges d'époxy- amine, la diffusion des monomères dans le cœur de la CPM s'est produite mais différemment selon le procédé de dispersion. En effet, en utilisant le tétrahydrofurane comme solvant pour aider à la dispersion, la diffusion de la DGEBA est amplifiée et modifie les propriétés thermo-mécaniques du réseau final en modifiant le rapport stœchiométrique de la matrice. Le même phénomène a été observé mais moins amplifié lorsque les microparticules sont uniquement dispersées mécaniquement. En dispersant les CPMs dans l'amine qui est l'agent réticulant, on observe l'absorption complète de l'amine au coeur des CPMs, conduisant ainsi à la désorption de celle-ci dans une deuxième étape, permettant de créer le réseau. Ainsi, un comportement très complexe des CPM a été mis en évidence en présence des monomères et/ou solvant : le gonflement et les phénomènes de diffusion qui dépendent d'un certain nombre de paramètres tels que la température, la densité de réticulation des CPM, les paramètres de solubilité, etc. L'intensité du phénomène de diffusion conduit à une variété de comportements lorsque les CPMs sont ajoutées dans une formulation d'époxy-amine tels que: (a) une légère diminution du temps de gélification et l'augmentation de la conversion, (b) la modification de la température de transition vitreuse de la matrice. / Throughout this work, the influence of the addition of cross-linked polymer microparticles (CPMs) in epoxy-amine formulations on the kinetics, morphology and thermo-mechanical properties of the final networks have been investigated. First, an easy, robust and well-controlled protocol was developed to obtain a large range of CPM size, Tg and amine functionality. This protocol based on reaction induced phase separation via precipitation polymerization was also applied to different chemistries and water soluble epoxy pre-polymers showing the large possibilities of this method. The capacity of obtaining a good compatibility between the CPMs and the matrix was ensure by synthesizing the CPMs in excess of amino groups. The study of the remaining reactive amino groups on the CPMS was of great interest and therefore deeply investigated. The titration of the surface amine was performed by developing a new protocol that enabled the quantification of primary and secondary amines on CPMs. It was then highlighted that even though these cross-linked microparticles were not porous, amino groups are available into the core and can react with other molecules that are able to diffuse into the CPM core. It was shown that when CPMs were dispersed into epoxy-amine blends, the diffusion of monomers into the CPM core occurred but differently depending on the dispersion process. Indeed, using tetrahydrofuran as solvent to help for the dispersion increased the diffusion of DGEBA into the CPM core and changed the thermo-mechanical properties of the final network by modifying the stoichiometric ratio of the matrix. Same phenomenon was observed but less amplified when CPMs were mechanically dispersed in DGEBA. Regarding the dispersion of CPMs in the amine cross-linker, IPD, its complete absorption could be observed into the CPMs, leading then to the desorption of IPD to create the network. Thus, a very complex behavior of CPMs was highlighted in presence of monomers or/and solvent: swelling and diffusion phenomena that are dependent on a number of parameters such as temperature, CPM cross-link density, solubility parameters, etc. The intensity of those phenomena leads to a variety of behaviors when CPMs are added into an epoxy-amine formulation: (a) slight decrease of gel times and increase of conversion, (b) modification of glass transition temperature of the matrix.

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Tesis por compendio / [ES] Esta memoria de tesis presenta una contribución al estudio de la funcionalización de sustratos textiles mediante la encapsulación de diferentes compuestos empleando la técnica del electrohilado. La variabilidad de la electrohilatura, tanto a nivel del equipo empleado como del propio proceso de electrohilado, permite la posibilidad de obtener morfologías y composiciones de nanofibras completamente distintas. En este trabajo se han abordado dos técnicas de preparación de la solución polimérica a emplear durante el proceso, los métodos de emulsión y dispersión. Ambas técnicas han posibilitado la adición de varios compuestos que han aportados nuevas características a nanofibras de PVA electrohiladas. Tras analizar los resultados obtenidos de las nanofibras extruidas a partir de la solución por emulsión, se ha demostrado la capacidad de encapsular aceites esenciales, tomillo y salvia, mediante electrohilatura. La caracterización realizada a los velos nanofibrosos demuestran la aparición de microcápsulas a lo largo de la sección longitudinal de las fibras debido a la encapsulación del aceite en su interior. Por otro lado, el método de dispersión ha sido evaluado mediante la adición de cúrcuma, compuesto no soluble en agua, a una solución de PVA. Los datos resultantes de las caracterizaciones han evidenciado la capacidad de la cúrcuma de actuar como sensor halocrómico aún estando encapsulada en el interior de las nanofibras electrohiladas. Al mismo tiempo, se ha examinado si esta capacidad halocrómica se mantiene cuando las nanofibras de PVA, que inicialmente son solubles en agua, se someten a un proceso de reticulación con ácido cítrico para su insolubilización. Los resultados han demostrado la continuidad del halocromismo, aunque difiere en la tonalidad del color resultante. Finalmente, se concluye con una comparativa por adición de materia colorante mediante los dos métodos explicados a una solución polimérica. Los velos nanofibrosos fabricados a partir de la solución dispersada presentaban una notable coloración en su superficie, mientras que las nanofibras producidas a partir de la solución por emulsión no presentaban color, lo cual vuelve a justificar la encapsulación del aceite coloreado en el interior de la nanofibra. / [CA] Aquesta memòria de tesi presenta una contribució a l'estudi de la funcionalització de substrats tèxtils mitjançant l'encapsulació de diferents compostos emprant la tècnica de l'electrofilat. La variabilitat de l'electrofilatura, tant a nivell de l'equip emprat com del procés d'electrofilat propi, permet la possibilitat d'obtenir morfologies i composicions de nanofibres completament diferents. En aquest treball s'han abordat dues tècniques de preparació de la solució polimèrica a emprar durant el procés, els mètodes d'emulsió i de dispersió. Ambdues tècniques han possibilitat l'addició de diversos compostos que han aportat noves característiques a nanofibres de PVA electrofilades. Després d'analitzar els resultats obtinguts de les nanofibres extruïdes a partir de la solució per emulsió, s'ha demostrat la capacitat d'encapsular olis essencials, farigola i sàlvia, mitjançant electrofil·latura. La caracterització realitzada a les estores nanofibroses demostren l'aparició de microcàpsules al llarg de la secció longitudinal de les fibres a causa de l'encapsulació de l'oli al seu interior. D'altra banda, el mètode de dispersió s'ha avaluat mitjançant l'addició de cúrcuma, compost no soluble en aigua, a una solució de PVA. Les dades resultants de les caracteritzacions han evidenciat la capacitat de la cúrcuma d'actuar com a sensor halocròmic encara estant encapsulada a l'interior de les nanofibres electrofilades. Alhora, s'ha examinat si aquesta capacitat halocròmica es manté quan les nanofibres de PVA, que inicialment són solubles en aigua, se sotmeten a un procés de reticulació amb àcid cítric per a la seua insolubilització. Els resultats han demostrat la continuïtat de l'halocromisme encara que difereix en la tonalitat del color resultant. Finalment, es conclou amb una comparativa per addició de matèria colorant mitjançant els dos mètodes explicats a una solució polimèrica. Els vels nanofibrosos fabricats a partir de la solució dispersada presentaven una notable coloració a la superfície, mentre que les nanofibres produïdes a partir de la solució per emulsió no presentaven color, la qual cosa torna a justificar l'encapsulació de l'oli acolorit a l'interior de la nanofibra. / [EN] This thesis report presents a contribution to the study of the functionalisation of textile substrates through the encapsulation of different compounds using the electrospinning technique. The variability of electrospinning, both at the level of the equipment used and of the electrospinning process itself, allows the possibility of obtaining completely different morphologies and compositions of nanofibres. In this work, two techniques for the preparation of the polymer solution to be used during the process have been addressed, the emulsion and dispersion methods. Both techniques have allowed the addition of several compounds that have provided new properties to electrospun PVA nanofibres. After analysing the results obtained from the nanofibres extruded from the emulsion solution, the ability to encapsulate essential oils, thyme and sage, by electrospinning was demonstrated. The characterisation of the nanofibrous mats shows the appearance of microcapsules along the longitudinal section of the fibres, due to the encapsulation of the oil inside them. On the other hand, the dispersion method was evaluated by adding turmeric, a non-water soluble compound, to a PVA solution. The data obtained from the characterisations have showed the ability of turmeric to act as a halochromic sensor even when encapsulated in the electrospun nanofibres. At the same time, it was investigaed whether this halochromic capacity is maintained when the PVA nanofibres, which are initially soluble in water, undergo a cross-linking process with citric acid to insolubilise them. The results have shown the continuity of the halochromism, although the resulting shade is different. Finally, we compare the addition of dyes to a polymer solution using the two methods described above. The nanofibrous veils produced from the dispersed solution showed a noticeable colouration on their surface, whereas the nanofibres produced from the emulsion solution were colourless, which again justifies the encapsulation of the coloured oil inside the nanofibre. / Mínguez García, D. (2024). Funcionalización de textiles mediante encapsulación por electrohilatura [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/202719 / Compendio

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La plupart des couches d'isolation de câbles pour la moyenne tension "MV" et haute tension "HV" sont fabriquées en polyéthylène réticulé (XLPE) par voie peroxyde. L'impact des sous-produits de réaction sur les propriétés et la nécessité d'une étape de dégazage au cours du processus sont les principaux problèmes liés à cette technologie. Cette étude se concentre sur le développement d'une méthode de réticulation alternative sans les problèmes liés aux sous-produits. Des copolymères d’éthylène/époxy ont été réticulés thermiquement en utilisant un agent aminoacide pour créer des liaisons covalentes entre les fonctions époxydes. L’influence de différents paramètres sur la cinétique de réaction tels que la température de réticulation, les proportions aminoacide/époxy, la taille des particules de l’aminoacide et la teneur en époxy dans les copolymères a été étudiée par techniques de caractérisation telles que : rhéologie dynamique, spectrométrie FTIR, microscopie à balayage électronique et calorimétrie différentielle. En outre, l'étude de la structure du réseau avant et pendant un vieillissement thermique a été effectuée par différentes techniques (mesures de gonflement, spectroscopie FTIR, propriétés de traction et thermoporosimétrie) sur deux types de réseaux : un pré-contraint et un autre non-contraint. Enfin, une caractérisation des propriétés électriques par spectroscopie diélectriques et mesures de claquage électrique a été faite. Les résultats concernant les cinétiques de réaction, les propriétés thermomécaniques et le comportement électrique ont montré que la formulation développée dans cette étude peut être utilisée pour une application de câble. / Most of insulation layers of cables for medium voltage “MV” and high voltage “HV” applications are made of crosslinked polyethylene (XLPE) by peroxide technology. The impact of reaction by-products on properties and the consequential need of a degassing stage during the process are the main problems related to this technology. This study focuses on the development of an alternative crosslinking method without by-products issues. Epoxy-ethylene copolymers were thermally crosslinked by using an amino-acid agent to create covalent cross-links between epoxide functions. Influence of several parameters on kinetic reactions such as crosslinking temperature, amino acid/epoxy proportions, size particle of amino acid and epoxy content in copolymers were studied by characterization techniques such as: dynamic rheology, FTIR spectrometry, SEM microscopy and differential calorimetry. In addition, study of the network structure before and during a thermal aging was done on a pre-constrained and a non-constrained network by different techniques (swelling ratio measurement, FTIR spectroscopy, tensile properties and thermoporosimetry analysis). Finally, a characterization of electrical properties by dielectric spectroscopy and breakdown measurements was done. Results related to reaction kinetic, thermo-mechanical properties and electrical behavior have shown that the developed formulation can be used for cable application.