La société CASCADE a été créée pour industrialiser des technologies dites à « cascades lumineuses ». Le principe de ces « cascades lumineuses » consiste à réaliser un ou plusieurs décalages de fréquences lumineuses (ou électromagnétiques) en dopant une matrice polymère transparente par intégration de molécules optiquement actives (MOA), permettant d’adapter le spectre solaire à la photosynthèse et à la fonction chlorophyllienne des plantes. Un intérêt majeur pour les cultures sous serres d’utiliser des films agricoles dopés avec les MOA est de favoriser la précocité des récoltes ou d’accroître la quantité en poids des végétaux récoltés, sans en altérer leur qualité. Les polymères utilisés aujourd’hui dans les films agricoles sont le polyéthylène (PE) et le copolymère poly(éthylène-co-acétate de vinyle) (EVA) dans lesquels les MOA ne sont pas suffisamment stabilisées pour une application industrielle. L’objectif de la thèse vise donc à améliorer la tenue temporelle des MOA dans les matrices polymères PE/EVA par différentes stratégies : (i) l’étude de l’influence de la nature et de la topologie de la matrice polymère, (ii) l’optimisation des formulations existantes par ajout d’additifs ou de compatibilisants et (iii) l’encapsulation des MOA dans des particules de PMMA (non)-réticulées. / The CASCADE company was founded to develop technology said to “light cascades”. These “light cascades” consist of incorporating an appropriate combination of optically active molecules (OAM) into host materials allowing wavelength-shifting effects to optimize the quality and quantity of direct and diffuse sunlight. When such OAM combination is introduced into greenhouse films, an increase of agronomic yields and early crop are observed. Such behavior is due to the fact that OAM allow to adapt the solar spectrum to the photosynthesis and the chlorophyll function of plants. Greenhouse films are based on polyethylene (PE) and/or poly(ethylene-co-vinyl acetate) (EVA) copolymers. When OAM are introduced within such host polymers, their optically efficiency is limited for long term industrial applications. Therefore, the thesis goal is to improve the OAM lightfastness into PE/EVA polymer matrix by different strategies: (i) the study of polymer matrix nature and topology influence, (ii) the optimization of current formulations by additives or compatibilizers adding and (iii) the OAM encapsulation into (un)-crosslinked PMMA particles.

Dans le cadre de ce travail de thèse, la polymérisation de type RAFT a été exploitée pour synthétiser des particules de latex magnétiques décorées de polymères stimulables. Cinq (co)polymères hydrophiles ont tout d'abord été préparés via la (co)polymérisation RAFT en solution d'acide acrylique (AA) et de méthacrylate de 2-diméthylaminoéthyle (MADAME). Les agents macromoléculaires obtenus (macroRAFT) : des homopolymères de PAA ou PMADAME ainsi que des copolymères P(AA-co-MADAME), présentent une sensibilité au pH et à la température. Ces macroRAFT hydrophiles ont ensuite été utilisés dans des réactions d’extension de chaîne avec du styrène conduisant à la formation de copolymères à blocs amphiphiles bien définis. Puis, des dispersions aqueuses d’agrégats (clusters) de nanoparticules d’oxyde de fer (OF) ont ensuite été préparées via un procédé de mini-émulsification/évaporation de solvant, en utilisant les copolymères à blocs comme stabilisants. Après optimisation des conditions expérimentales (sonication, concentration de macroRAFT, pH), des agrégats de taille contrôlée (45 à 300 nm) ont pu être obtenus. Ces clusters ont ensuite été utilisés comme semence lors de la polymérisation en émulsion du styrène, conduite en présence d’un agent de réticulation. Les clusters d'OF ont été individuellement encapsulés par une couche de polymère, formant des particules magnétiques stabilisées par le segment hydrophile des copolymères à blocs. Enfin, les particules magnétiques décorées de copolymères de P(AA-co-MADAME) ont été utilisées avec succès pour la capture et le relargage de bactéries grâce à la modulation de leurs propriétés de surface en fonction du pH / In this work reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization was exploited to synthesize magnetic latex particles decorated with stimuli-responsive polymer brushes. First, five hydrophilic (co)polymers with various compositions were successfully prepared by RAFT solution (co)polymerization of acrylic acid (AA) and 2-dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) for different AA to DMAEMA molar ratios. The obtained macromolecular RAFT agents (macroRAFTs), PAA or PDMAEMA homopolymers and P(AA-co-DMAEMA) copolymers, displayed interesting pH- and thermo-responsive properties. These hydrophilic macroRAFTs were then chain extended with styrene leading to the formation of well-defined amphiphilic block copolymers. An aqueous dispersion of iron oxide clusters was next prepared using a strategy based on emulsification/solvent evaporation in which the block copolymers were used as stabilizers. By varying the experimental conditions (sonication power, macroRAFT concentration and pH of the medium), the cluster size could be controlled from 45 up to 300 nm. These clusters were then used as seeds in styrene emulsion polymerization in the presence of a crosslinker. The iron oxide clusters were individually encapsulated into a polymer shell generating latex particles, stabilized by the hydrophilic segment of the block copolymers, and displaying interesting magnetic properties. At last, these magnetic beads were evaluated as carriers in the magnetic separation of bacteria. The magnetic latex particles decorated with P(AA-co-DMAEMA) copolymers were successfully employed for the capture and trigger release of bacteria, allowing their concentration in a biological sample

Ce travail de thèse décrit l'élaboration de latex hybrides oxyde de fer (OF)/polymère par polymérisation en émulsion sans tensioactif. Des nanoparticules d'OF cationiques ont été tout d'abord synthétisées par co-précipitation de sels de fer dans l'eau. Des latex hybrides magnétiques ont été ensuite obtenus par deux voies de polymérisation. La première consiste en la synthèse de particules de latex de morphologie 'carapace' par polymérisation en émulsion Pickering du styrène et du méthacrylate de méthyle (MMA). Un comonomère auxiliaire (acide (méth)acrylique ou acide 2-acrylamido-2-méthyl-1-propane sulfonique) a été utilisé pour favoriser l'adsorption des OF à la surface des particules de polymère produites. Les analyses par MET indiquent la présence d'OF à la surface des particules de polymère (structure carapace). L'analyse thermogravimétrique a permis de quantifier l'efficacité d'incorporation des OF, i.e. la fraction d'OF initialement introduits effectivement adsorbés à la surface des particules. L'efficacité d'incorporation augmente avec la quantité de comonomère auxiliaire, le pH et la concentration en OF et dépend de la nature du monomère hydrophobe. Dans la deuxième voie, les OF ont été encapsulés par polymérisation radicalaire contrôlée par transfert de chaîne réversible par addition-fragmentation (RAFT) en émulsion aqueuse. La stratégie utilisée repose sur l'utilisation de macroagents RAFT amphiphiles comportant des groupements acide carboxylique connus pour interagir avec la surface des OF. L'interaction entre les macroRAFTs et les OF a été étudiée à travers le tracé de l'isotherme d'adsorption. Des analyses SAXS et DLS indiquent la formation de clusters d'oxyde de fer. Ces derniers ont été ensuite engagés dans la polymérisation en émulsion du styrène ou d'un mélange de MMA et d'ABu (ratio massique : 90/10) pour former une écorce de polymère à leur surface. Les particules carapace et les OF encapsulés affichent un comportement superparamagnétique / This work describes the elaboration of polymer/iron oxide (IO) hybrid latexes through surfactant-free emulsion polymerization. Cationic iron oxide nanoparticles stabilized by nitrate counterions were first synthesized by the co-precipitation of iron salts in water. Magnetic hybrid latexes were next obtained by two polymerization routes carried out in the presence of IO. The first route consists in the synthesis of polymer latexes armored with IO via Pickering emulsion polymerization of methyl methacrylate (MMA) or styrene (St). An auxiliary comonomer (namely methacrylic acid, acrylic acid or 2-acrylamido-2-methy-1- propane sulfonic acid) was used to promote IO particle adhesion to the surface of the generated polymer particles. TEM showed the presence of IO at the surface of the polymer particles and the successful formation of IO-armored polymer particles. TGA was used to quantify the IO incorporation efficiency, which corresponds to the fraction of IO effectively located at the particle surface. The incorporation efficiency increased with increasing the amount of auxiliary comonomer, suspension pH and IO content or with increasing monomer hydrophobicity. In the second route, IO encapsulation was investigated via reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT)-mediated emulsion polymerization. The developed strategy relies on the use of water-soluble amphipathic macromolecular RAFT agents containing carboxylic acid groups, designed to interact with IO surface. The interaction between the macroRAFT agents and IO was investigated by the study of the adsorption isotherms. Both DLS and SAXS measurements indicated the formation of dense IO clusters. These clusters were then engaged in the emulsion polymerization of St or of MMA and nbutyl acrylate (90/10 wt/wt) to form a polymer shell at their surface. Both IO-armored latex particles and polymer-encapsulated clusters display a superparamagnetic behavior

L'objectif de ce travail est de surmonter tous ces processus long et fastidieux comme la filtration et la centrifugation qui sont utilisées dans l'application in-vitro. En plus, ces particules qui sont appropriés pour une utilisation dans le laboratoire-sur une-puce et les biocapteurs systèmes sont produites. Les particules submicroniques magnétiques de latex (MLPs) avec la morphologie noyaucoque souhaité ont été préparées. L'huile dans eau (h/e) et l'émulsion magnétique (faitmaison) a été utilisé en tant que graine de polymérisation radicalaire en émulsion de styrène (St) en tant que monomère et agent de reticulation divenylbenzene (DVB) en présence de persulfate de potassium qu'initiateur. Les particules de la surface ont été fonctionnalisés avec du sulfate et des groupes carboxyliques en utilisant les initiateurs. Un nouveau biocapteur électrochimique de capacité basé sur de substrat de nitrure de silicium (Si3N4) combiné à des MLPs a été développé. MLPs avec terminaison acide carboxylique ont été liés de manière covalente à Si3N4 à travers des monocouches autoassemblées (SAMs) du silane-amine (3-aminopropyl) triéthoxysilane (APTES). Enfin les anticorps anti-ochratoxine A ont été immobilisés sur les MLPs par liaison amide. Mesures électrochimiques ont été effectuées en utilisant une analyse Mott-Schottky pour la détection de l'ochratoxine A (OTA). L'utilisation de l'application de dosage compétitif grà¢ce à l'immobilisation des quantités fixe d'antigène (SA2BSA) et d'anticorps (Ab 155) a été mesurée respectivement contre différentes concentrations de sulfamides pyridine (SPY), avec et sans utilisation de MLPs avec une fonctionnalité de groupe carboxylique. La sensibilité de Biocapteur a augmenté quand MLPs ont été utilisés / Objective of this work is to overcome all those tedious and time consuming processes likefiltration and centrifugation which are used in in-vitro applications. Moreover, suchparticles which are suitable for use in lab-on-a-chip and biosensors systems are produced.Submicron magnetic latex particles (MLPs) with desired core-shell morphology wereprepared. Oil in water (o/w) magnetic emulsion (home-made) was used as seed of radicalemulsion polymerization of Styrene (St.) as a monomer and cross-linker divenylbenzene (DVB ) in the presence of potassium persulfate (KPS) and 4, 4'-azobis cyanopentanoic acid(ACPA) as an initiators. Particles surface was functionalized with sulfate and carboxylicgroups by using the initiators.A novel capacitance electrochemical biosensor based on silicon nitride substrate (Si3N4)combined with MLPs was developed. MLPs with terminated carboxylic acid werecovalently bonded to Si3N4 through a Self-Assembled Monolayers (SAMs) of the silaneamine(3- Aminopropyl) triethoxysilane (APTES). Finally anti-ochratoxin A antibodieswere immobilized on MLPs by amide bonding. Electrochemical measurements werecarried out using Mott-Schottky analysis for ochratoxin A (OTA) detection.Using application of competitive assay through immobilized fixed concentration of antigen (SA2BSA)and antibody (Ab 155) respectively was measured against different concentrations of sulfa pyridine(SPY), with and without use of MLPs with carboxylic group functionality. Biosensor sensitivityincreased, when MLPs were used

La première synthèse d'un carbène N-hétérocylique borane (NHC-borane) stable a été réalisée en 1993. Pourtant la découverte de leur vaste potentiel en chimie n'a réellement débuté qu'à partir de 2007. Les domaines d'application de ces composés du bore, stables et facile d'accès, s'étendent de la synthèse d'organique (réduction d'imine, hydroboration de liaisons multiples, médiateurs radicalaires) à la chimie organométallique (couplage de Suzuki-Miyaura) en passant par la chimie des polymères (amorceurs ou co-amorceurs de photopolymérisation). L'objectif de ce projet aura été d'étendre l'application des NHC-boranes dans deux différents systèmes de photopolymérisation. Le premier système étudié a permis l'obtention de matériaux acrylates contenant des nanoparticules métalliques à partir d'un seul composé dans un processus monotope. Le second système visait l'amorçage de réactions de polymérisation en émulsion sous irradiation visible. Nous avons utilisé le pouvoir réducteur des NHC-boranes pour former des nanoparticules d'or ou d'argent directement dans des monomères acrylates. Puis, la formation par le NHC-borane de la matrice polymère contenant les nanoparticules est déclenchée par une irradiation UV. L'analyse par HRTEM a mis en évidence des petites nanoparticules (ca. 10 nm) emprisonnées dans la matrice. Cette méthode présente une approche encore plus directe pour obtenir ce type de matériau plutôt que les procédés multi-étapes déjà existants. Le second système étudié utilise pour la première fois un NHC-borane comme co-amorceur de la polymérisation du styrène ou du méthacrylate de méthyle en émulsion sous irradiation visible. Il en résulte des latex stables, composés de particules de tailles moyennes contrôlées formés à partir de quantités de tensioactifs inférieures à celles utilisées dans des systèmes photoamorcés déjà décrits. Ces systèmes amorcés par une irradiation visibles pourraient être intéressants pour réduire les coûts énergétiques des synthèses et éviter la dégradation de composés thermo- ou UV- fragiles / Despite the first synthesis of stable N-heterocyclic carbene (NHC)-boranes occurring as early as 1993, the widespread exploration of their potential in chemistry truly began only in 2007. The versatility of these stable and easily accessible boron compounds has led to their application in organic reactions (imine reduction, multiple bond hydroboration, radical reductions), organometallic reactions (Suzuki- Miyaura cross coupling) and polymerization (initiation or co-initiation of polymerization). The aim of my project was to extend the applicability of NHC-boranes to two different photopolymerization systems. The first aimed to synthesize polymer matrices containing metal nanoparticles in a one pot, one reactant process. The second aimed to perform emulsion polymerizations initiated by visible light. In the first system, the reductive capacity of NHC-boranes was used to generate gold or silver nanoparticles directly in acrylate monomers. Then, the initiating ability of NHC-boranes was triggered by UV light to form the polymer matrix containing embedded nanoparticles. Characterization by HRTEM showed small nanoparticles (ca. 10 nm) successfully contained within the matrix. This method represents a more straightforward approach than obtaining such materials through the multistep processes already reported in literature. In the second system, NHC-boranes were employed for the first time as co-initiators in visible light initiated emulsion polymerization styrene and methyl methacrylate. Stable latexes were generated with controllable particle sizes at lower surfactant concentrations than those used in related light-initiated systems. Such visible light-triggered initiation systems are interesting for reducing energy consumption and avoiding degradation of heat- or UV-sensitive materials

Les emballages alimentaires et pharmaceutiques doivent de nos jours répondre à de nombreux critères : ils doivent non seulement préserver le produit emballé, mais également être inoffensifs, économes en énergie et jetables. Les polymères barrières ont permis de répondre à ces besoins, en offrant des alternatives à des matériaux plus demandeurs en énergie et plus lourds tels que le verre ou les métaux, tout en conservant une faible perméabilité à l’eau et/ou à l’oxygène. Parmi la grande variété de polymères barrières existants, les copolymères du poly(chlorure de vinylidène) (PVDC) offrent une protection plus complète aux contaminants extérieurs, grâce à leurs faibles perméabilités à l’eau et à l’oxygène. Cependant, les films de PVDC sont sujets à des processus de dégradation ayant lieu lors du thermoformage ou sous exposition aux rayonnements UV. Ces effets sont encore plus prononcés dans le cas de films obtenus à partir de latex, dû à des quantités plus importantes d’additifs qui accentueraient les phénomènes de dégradation du polymère. Par conséquent, la synthèse de latex à base de PVDC pour des applications en tant que films barrières aux stabilités thermique et UV améliorées revêt un grand intérêt. Des latex composites à base de PVDC ont tout d’abord été synthétisés en présence de latex semences à fonctionnalité époxy en vue d’améliorer la stabilité thermique du polymère. En effet, les groupements époxy jouent le rôle de stabilisants thermiques en piégeant le chlorure d’hydrogène, dégagé lors du thermoformage et présentant un effet catalytique indirect sur le processus de dégradation du polymère. Dans une première étape, des latex semences à fonctionnalité époxy ont été synthétisés par copolymérisation en émulsion du methacrylate de glycidyle (GMA) et du methacrylate de butyle (BMA). Lors d’une seconde étape, la copolymérisation en émulsion ensemencée du chlorure de vinylidene et de l’acrylate de méthyle a été effectuée en présence des semences de poly(GMA-co-BMA). Des analyses thermogravimétriques effectuées sur les échantillons composites ont mis en évidence le rôle de stabilisant thermique joué par les fonctions époxy. La seconde partie du projet concerne la synthèse de latex hybrides à base d’oxyde de cérium (CeO2) afin d’améliorer la résistance du PVDC aux rayonnements UV. Les nanoparticules d’oxyde de cérium sont en effet attrayantes en tant que stabilisants UV en raison de leur haute absorption des rayonnements UV et d'une faible activité photocatalytique. Cependant, étant donné l’incompatibilité intrinsèque entre les phases inorganique et organique, la synthèse de latex hybrides requiert souvent une étape préliminaire de modification de surface des particules minérales. Le greffage d’alcoxysilanes a d’abord été entrepris sur des particules d’oxyde de cérium afin d’encourager la réaction de polymérisation à leur surface. Des observations par cryo-Microscopie Electronique à Transmission (cryo-MET) effectuées sur les latex hybrides obtenus par cette stratégie ont montré que le greffage d’alcoxysilanes ne permettait pas d’améliorer efficacement la compatibilité entre les phases inorganique et polymère. Enfin, des macro-agents RAFT amphiphatiques ont été employés comme agents comptabilisant réactifs afin de promouvoir la réaction de polymérisation à la surface de l’oxyde de cérium. Des oligomères RAFT ont été obtenus par des réactions de co- ou terpolymérisation en présence d’un agent de contrôle RAFT. Après caractérisation de l’adsorption des macro-agents RAFT à la surface de l’oxyde de cérium, les particules modifiées ont été utilisées dans des réactions de polymérisation en émulsion. Les observations des latex hybrides par cryo-MET ont confirmé l’efficacité de la méthode pour l’obtention de structures hybrides. Cette stratégie semble ainsi la plus prometteuse pour la synthèse de latex hybrides CeO2/PVDC pour des applications en tant que films barrières présentant une stabilité UV améliorée. / Food and pharmaceutical packages should nowadays fulfill a wide range of requirements : not only should they preserve the packed products from external polluting agents, but they must also be innocuous, more energy-efficient and disposable. Barrier polymers have enabled to meet these criteria, by offering alternatives to more energy-consuming and heavier materials like glass or metals, while maintaining a low permeability to water and/or oxygen. Among the large variety of barrier polymers, poly(vinylidene chloride) (PVDC) copolymers provide a more complete protection to external contaminants, due to their extremely low permeabilities towards water and oxygen. Nonetheless, PVDC films still suffer from limitations as far as their thermal and UV stabilities are concerned. This effect is even more pronounced in the case of films obtained from latexes, due to the presence of higher amounts of additives that could take part in the polymer degradation. Therefore, the synthesis of PVDC-based latexes for use as waterborne barrier films with improved thermal and UV stabilities are of great importance. PVDC-based composite latexes were first synthesized from epoxy-functionalized seed latexes in order to enhance the polymer thermal stability. Given that hydrogen chloride displays an indirect catalytic effect on the polymer degradation, epoxy groups were indeed expected to act as thermal stabilizers by scavenging the HCl released by the polymer under thermal stress. In a first step, epoxy-functionalized seed latexes were synthesized via the emulsion copolymerization of glycidyl methacrylate (GMA) and butyl methacrylate (BMA). In a second step, the seeded emulsion copolymerization of vinylidene chloride and methyl acrylate was carried out in the presence of poly(GMA-co-BMA) seed latexes. Thermogravimetric analyses carried out on the resulting composite samples evidenced the thermal stabilization provided by epoxy groups. The second part of the project focused on the synthesis of cerium oxide-based hybrid latexes so as to improve the stability of PVDC to UV radiation. Cerium oxide (CeO2) nanoparticles are indeed very attractive as UV-stabilizers due to their high absorption of radiation in the UV range and a low photocatalytic activity. However, due to the intrinsic incompatibility between inorganic and polymer phases, the synthesis of inorganic-organic hybrid latexes often requires a preliminary step of modification of the mineral particles surface. The grafting of alkoxysilanes onto nanoceria was first attempted in order to promote the polymerization reaction at the surface of the inorganic particles. Cryo-Transmission Electron Microscopy (cryo-TEM) observations of hybrid latexes obtained via this route showed that this strategy was unsuccessful at improving the compatibility between the inorganic and polymer phases. Amphiphatic macro-RAFT agents were finally considered as reactive compatibilizing agents to direct the polymerization towards the cerium oxide surface. RAFT oligomers were first obtained by co- or terpolymerization reactions in the presence of a RAFT controlling agent. After characterizing the adsorption of amphiphatic macro-RAFT agents at the surface of nanoceria, surface-modified cerium oxide particles were then engaged in reactions of emulsion polymerization reactions. In most cases, cryo-TEM observations carried out on the resulting latexes confirmed the efficiency of the amphiphatic macro-RAFT agent route for the synthesis of hybrid structures. Therefore this route appeared so far to be the most promising for the synthesis of CeO2/PVDC hybrid latexes for use as waterborne barrier films with improved UV-stability.

Les copolymères de PVDC possèdent des propriétés barrières à l'oxygène et à la vapeur d'eau qui en font un matériau de choix pour l'industrie de l'emballage alimentaire ou pharmaceutique. Les latex à base de PVDC (noté latex de PVDC) sont actuellement stabilisés par des tensioactifs de faibles masses molaires susceptibles de migrer dans le film après enduction et de dégrader ses propriétés. Le but de ce projet est donc la synthèse de latex de PVDC sans tensioactif en présence d'agents RAFT macromoléculaires (macroRAFT) hydrophiles qui jouent le rôle de stabilisants des particules tout en étant liés de manière covalente à celles-ci. La copolymérisation par RAFT du VDC a tout d'abord été étudié en milieu homogène. Des copolymères statistiques et des copolymères à blocs amphiphiles à base de VDC bien définis ont été synthétisés. Ensuite, des macroRAFT hydrophiles non ioniques et sensibles au pH, préformés en milieu organique, ont montré la possibilité d'obtenir des latex de PVDC où le bloc hydrophile stabilisant était lié de manière covalente aux particules. Enfin, un procédé intégralement dans l'eau a été mis au point avec des macroRAFT sensibles au pH ou chargés de manière permanente, synthétisés en milieu aqueux et utilisés directement dans la polymérisation en émulsion. Des latex stables de PVDC ont été obtenus à des taux de solide de 40 % à partir de faibles quantités de macroRAFT répondant ainsi aux exigences industrielles du projet. Les films formés à partir de ces latex auto-stabilisés sont transparents, ne blanchissent que très peu lors du contact avec l'eau, contrairement au film commercial de référence et ont montré des propriétés barrières supérieures / Since poly(vinylidene chloride) (PVDC)-based copolymers present unique oxygen and water vapor barrier properties, they are a material of choice for pharmaceutical blisters and food packaging. PVDC-based latexes used in coating applications are generally stabilized by low molecular weight surfactants, which are prone to migration in the film after coating and cause material degradation. The main goal of our project is the synthesis of surfactant-free PVDC-based latexes by using hydrophilic macromolecular RAFT agents (macroRAFT). The latter plays the role of precursor of stabilizer and limits migration phenomena by being covalently bound to particles. In a first part, RAFT polymerization of VDC was studied in homogenous solution. Well-defined statistical and amphiphilic blocks copolymers based on PVDC were synthesized. Then, PVDC-based latexes were obtained by emulsion polymerization mediated by hydrophilic non-ionic and pH sensitive macroRAFT pre-formed in organic solvent. Those hydrophilic segments were chemically anchored to the particles. A fully water-based process was developed by synthesizing in water pH sensitive and permanently charged hydrophilic macroRAFT which were further used directly in emulsion polymerization without additional purification. Stable PVDC-based latexes exhibiting solids content of 40 % were obtained using a very small quantity of macroRAFT, fulfilling the industrial requirements. Drying of self-stabilized latexes led to transparent films which display only a slight whitening after water exposition contrary to the commercial film reference and better barrier properties

L'objectif principal de ce travail a été de développer des solutions pour le contrôle de la distribution de la taille des particules (DTP) lors d'un procédé de polymérisation en émulsion. La DTP affecte les propriétés rhéologiques, et optiques du polymère ou encore sa stabilité. Pour ces raisons la DTP apparaît comme une caractéristique importante à contrôler. Le modèle décrivant l'évolution de la DTP est régi par des équations aux dérivées partielles (EDP) non linéaires. L'étude numérique du modèle a permis de dresser un modèle de commande. Deux types de stratégie de commande prédictive par modèle interne ont été définis, l'une basée sur un modèle de commande non linéaire et l'autre basée sur un modèle linéaire temps variant. La DTP étant difficilement mesurable en ligne, notre choix s'est porté vers d'autres mesures, les concentrations de tensioactif libre et de monomère. Il a été possible de définir des profils de concentration afin d'obtenir un produit final avec une DTP spécifique. Les résultats de simulations ont montré la faisabilité de cette approche.

Nous décrivons dans ce travail l'élaboration de latex nanocomposites à base d'oxyde de cérium en vue d'applications dans le domaine des revêtements. Deux procédés originaux ont été développés afin de contrôler la morphologie des particules. Dans un premier temps, nous avons tiré parti de la forte densité de charges des nanoparticules d'oxyde de cérium pour stabiliser des particules de latex obtenues par polymérisation en émulsion ou en miniémulsion " de Pickering ". Dans les deux cas, la réaction est conduite en présence des particules inorganiques et d'un agent complexant à caractère acide, l'acide méthacrylique, en l'absence de tout tensioactif. Des particules de latex, décorées en surface par les nanoparticules d'oxyde de cérium ont été ainsi synthétisées. Par la suite, une stratégie qui consiste à utiliser des chaînes de polymères hydrophiles, réactivables (macro-agent RAFT) et préalablement adsorbées à la surface des nanoparticules d'oxyde de cérium a été envisagée. Ces chaînes polymères comportant à la fois des fonctions carboxyliques et un groupe trithiocarbonate terminal sont capables de stabiliser la suspension colloïdale des nanoparticules et de réamorcer la polymérisation en mode semi-continu permettant ainsi l'encapsulation de l'oxyde de cérium. Une optimisation visant à utiliser un procédé batch a également été évaluée. Quelle que soit la stratégie employée, une attention toute particulière a été portée à la stabilité colloïdale du milieu ainsi qu'à la cinétique de la réaction. La morphologie des particules composites a été caractérisée par MET et cryo-MET et reliée aux conditions de modification de surface et de polymérisation

Le sujet de cette thèse consiste à incorporer une couronne de polymère hydrophile à la surface de particules de latex par amorçage et croissance en utilisant la polymérisation radicalaire contrôlée par transfert d'atome induite par les métaux. Les particules de latex, obtenues par, polymérisation radicalaire en émulsion ont été fonctionnalisées avec un " inimère ", monomère comportant une fonction halogénée capable de jouer le rôle d'amorceur dans l'étape de greffage. Cette étape de greffage a ensuite été effectuée en présence de CuBr2, PMDETA et d'un métal à valence zéro tel que le cuivre, àtempérature ambiante à partir de latex non post-purifiés (présence de tensio-actif et d'amorceur résiduels et à taux de solide élevés). Au cours du processus, l(incorporation de l'inimère et de la couronne hydrophile a été vérifée par ToF-SIMS (time-of-light secondary ion mass spectrometry), par FTIR et par l'étude des propriétés colloïdales des latex greffés.