Les polyélectrolytes sont une classe importante de polymères qui ont été étudiés durant plus de 3 décennies. Le domaine des polyélectrolytes subit actuellement une étonnante explosion d'activité dans plusieurs champs scientifique: chimie, biologie, médecine, physique, nanomatériaux, nanotechnologies L'intérêt particulier montré aux polyélectrolytes est dû non seulement au besoin d'une meilleure compréhension de leur comportement, mais aussi à leurs applications commerciales potentielles.<br />La solubilité dans l'eau est la propriété la plus importante des polyélectrolytes, ce qui nous permet d'obtenir des dérivés multifonctionnels avec une toxicité réduite, respectueux de l'environnement et à bas prix. Une des applications nouvelles et prometteuses des polyélectrolytes est l'auto-assemblage électrostatique pour la formation de films minces multicouches avec une vaste gamme de propriétés électriques, magnétiques et optiques. En réponse à la demande en croissance de dispositifs électroniques respectueux de l'environnement, nous avons conçu, synthétisé et caractérisé de nouveaux copolymères hydrosolubles à chromophore pendant a base d'anhydride maléique. Ces dérivées solubles dans l'eau peuvent s'auto-organiser à partir d'une solution en films multicouches. L'utilisation des copolymères d'anhydride maléique est attirante par la variabilité de leurs propriétés réalisées par l'introduction de comonomères différents.<br />D'autre part, ces copolymères contiennent l'unité réactive anhydride, qui offre des possibilités pour la modification chimique ultérieure du polymère, dans des conditions douces (températures basses, sans catalyseur). Les réactifs nucléophilies utilisés pour la fonctionnalisation étaient: Disperse Red 1, 3-amino-ethyl-carbazole, 9-ethanol-9 carbazole, 1-aminopyrene, 2-(4-aminophenyl)-5-(4-biphenylyl)-1,3,4-oxadiazole, 1-aminohexane, 4-aminoazobenzene, 4-nitroaniline and [6,6]-C61-bismethanoic acid ethyl ester 6-hydroxyhexyl ester.<br />Ces réactions ont un grand intérêt parce que l'ouverture de l'anneau d'anhydride fait apparaître un groupe carboxylique permettant l'hydrosolubilité ou l'hydrophilicité des produits finaux. Ainsi, les copolymères d'acide maléique peuvent être utilisé comme partenaires anioniques dans l'interaction électrostatique, connu comme technique de Couche-Par-Couche (LbL).

Ces travaux de thèse portent sur la synthèse de nouveaux polymères hydrosolubles fonctionnalisés à des fins de complexation des lanthanides et/ou des actinides contenus dans des solutions de dissolution de minerai ou de recyclage.La synthèse d'un nouveau monomère fonctionnalisé par un motif carbamoylméthylphosphonate (cmp) nommé CPAAm6C a été réalisée. L'homopolymérisation par voie radicalaire conventionnelle de ce monomère a ensuite conduit à un matériau à la fois thermosensible et complexant. La présence d'une basse température critique de solution (ou LCST, généralement approximée avec la température de point de trouble) pourrait être valorisée dans le développement d'un procédé de séparation consistant dans un premier temps à complexer les cations en solution aqueuse (température inférieure à la LCST) puis à séparer les complexes polymères/cations formés à l'aide d'une étape de microfiltration (température supérieure à la LCST).Par hydrolyse de la fonction cmp, des polymères porteurs de fonctions acide carbamoylméthylphosphonique ont par ailleurs été préparés et caractérisés : le mhP(CPAAm6C) (monoacide) et hPCPAAm6C (diacide). L'étude de la sorption du gadolinium (lanthanide cible) sur les polymères fonctionnalisés P(CPAAm6C) et hP(CPAAm6C) en fonction de différentes conditions opératoires (concentration de gadolinium ou de polymère, pH, force ionique, température, composition des solutions) a permis de montrer que la sorption impliquait des mécanismes de coordination et/ou d'échange d'ions. Le caractère sélectif des polymères vis-à-vis du gadolinium, du thorium ou de l'uranium a également été mis en évidence. / The work reported in this manuscript deals with the synthesis of new functionalized water-soluble polymers with complexing properties towards lanthanides and/or actinides found in solutions of dissolution or recycling processes.The synthesis of a new functionalized monomer with a carbamoylmethylphosphonate (cmp) moiety, namely the CPAAm6C, was reported. Then, radical homopolymerisation of CPAAm6C was carried out, leading to material combining both thermosensitive and complexing properties. The presence of a lower critical solution temperature (LCST, generally approximated with the cloud point temperature) could be valorized in the development of a separation process in two steps consisting in first complexing the cations in aqueous solution (at a temperature below the cloud point) and then, in a second step, in separating the polymer/cations complexes using microfiltration (at a temperature above the cloud point).Hydrolysis of the cmp group was also considered and led to polymers bearing carbamoylmethylphosphonic acid groups: mhPCAAm6C(CPAAm6C) (monoacid) and hPCPAAm6C (diacid).The study of the sorption of gadolinium (targeted lanthanide) on P(CPAAm6C) and hP(CPAAm6C) functionalized polymers as a function of different operating conditions (concentration of lanthanide or polymer, pH, ionic strength, temperature, composition of the solution) allowed to provide information on the sorption mechanisms (coordination and ion exchange). Selectivity of the polymers toward gadolinium, thorium or uranium was also investigated.

L’objectif était de développer et d’utiliser des nanoparticules hybrides de type«coeur-écorce» composées d’un coeur de silice dense entouré par des chaînes polymères fonctionnalisées par des ligands d’ATRP comme support catalytique pour la polymérisation du MMA par ATRP. Deux stratégies de synthèse de nanoparticules hybrides ont été élaborées. La première a consisté à immobiliser sur un support de silice, d’une manière covalente, des chaînes fonctionnelles synthétisées par NMP comportant des ligands capables de complexer le bromure de cuivre. Des nanoparticules de SiO2@polymère fonctionnel ayant de faibles densités de greffage en polymère ont été ciblées afin d’éviter leur recouvrement sur la surface. Cependant, les polymérisations n’étaient pas contrôlées probablement à cause d’un manque d’accessibilité de l’amorceur et des radicaux propageants aux complexes decuivre. Afin de rendre les catalyseurs supportés plus accessibles en solution, nous avons élaboré une seconde stratégie basée sur un système catalytique hybride réversible. Il consiste à immobiliser des chaînes α-fonctionnalisées par un motif donneur-accepteur de proton(DAD) via des liaisons hydrogène sur des particules de silice modifiées par un motif complémentaire (ADA). Des PMMA de masses molaires contrôlées ont été synthétisés avec des dispersités plus faibles que celles obtenues en ATRP homogène (en présence des chaînes libres). Après séparation du catalyseur du milieu réactionnel par centrifugation, nous avons montré qu’avec un excès du motif ADA, 96% du cuivre initialement introduit ont été récupérés. / The aim of this project is to develop hybrid nanoparticles bearing well definedpolymer arms as supported catalyst for the atom transfer radical polymerization of methylmethacrylate. This new generation of “semi heterogeneous" catalysts was prepared by twostrategies. The first consisted of immobilizing the polymer arms bearing the ligands enablingcoordination of copper bromide onto silica particles by covalent bonds. Hybrid nanoparticleswith low polymer grafting density were targeted to prevent the overlapping of chains on thesurface. Unfortunately, the polymerizations were not controlled probably due to a lack ofaccessibility of the initiator and propagating radicals to the copper complexes. To improve theaccessibility, a reversibly supported catalyst was developed via self-assembly using hydrogenbonding between chains α-functionalized by a proton donor-acceptor unit (DAD) and acomplementary unit (ADA) anchored on silica particles. These new hybrid materials wereefficient in the controlled radical polymerization of MMA, yielding polymers with controlledmolecular weights and dispersities narrower than those obtained for homogeneous ATRP.Moreover, after catalyst separation from the reaction medium by centrifugation, more than96% of the originally used copper was recovered.