L’industrie n’a de cesse de rechercher de nouveaux polymères qui associent plusieurs caractéristiques et propriétés dans un même matériau. Cela permet, en plus d’avoir la propriété initialement souhaitée, d’avoir la possibilité de l’adapter à plusieurs besoins. C’est ainsi que les polymères intelligents sont apparus. Ainsi, ceux-ci sont capables de modifier leurs propriétés de manière importante suite à la modification même relativement faible d’un paramètre extérieur.
Cette « petite » modification est appelée stimulus. On retrouve des polymères intelligents dans grand nombre d’applications depuis l’électronique, le biomédical, etc.
L’un des grands avantages des polymères est que l’on peut utiliser différents monomères durant leur synthèse pour modifier et rajouter des propriétés au polymère initial. Toutefois, fabriquer un polymère avec au moins deux monomères ne signifie pas toujours que les propriétés obtenues seront la somme ou la demi-somme des propriétés des homopolymères correspondants. Combiner deux polymères intelligents pour créer un copolymère n’implique pas que lecopolymère ainsi créé aura les mêmes propriétés que les deux polymères dont il est issu. Ainsi, les réponses aux deux stimuli ne seront pas nécessairement indépendantes. Déterminer comment on peut associer les monomères ensemble pour comprendre les mécanismes moléculaires qui permettent d’obtenir les propriétés voulues est ce qui importe pour créer de nouvelles applications pour de tels polymères. Cela passe par l’utilisation d’un stimulus contrôle qui va modifier les propriétés du polymère et va agir sur la réponse à un autre stimulus.
Dans le cadre de cette thèse, des réactions au dioxyde de carbone ou des réactions
photochimiques seront testées pour déterminer si elles ont un impact sur la solubilité, laquelle dépend de la température, de polymères d’intérêt. Il est à noter que la réponse à un stimulus doit être réversible pour pouvoir contrôler efficacement ses propriétés de façon réversible. Si des études à propos de polymères « multi stimuli répondants » sont communes, des études sur la compréhension des mécanismes qui permettent de prédire les propriétés sont rares. Cela permettra d’améliorer grandement notre capacité à concevoir de nouveaux matériaux polymères toujours plus innovants.
Parmi les polymères thermosensibles, l’étude dans cette thèse a porté sur trois polymères particulièrement communs et dont les propriétés thermosensibles sont bien connues et utilisées depuis déjà plusieurs dizaines d’années. Il s’agit du poly N-isopropylacrylamide (PNIPAM), du polyméthacrylate de N,N-diméthylaminoéthyle (PDMAEMA) et du polyméthacrylate de N,N-diéthylaminoéthyle (PDEAEMA). Nous avons investigué des systèmes ayant une structure ou architecture bien contrôlée, dans laquelle sont incorporées des unités comonomères sensibles à un stimulus autre que la température. Comprendre comment on peut modifier la solubilité de ces polymères dans l’eau (qui dépend de la température.) est un besoin fondamental pour pouvoir améliorer la conception de futurs polymères dont le contrôle à distance de cette propriété sera
amélioré. Cela est d’autant plus important que les applications pratiques de ce type de polymère exploitent généralement cette thermosensibilité. Plus précisément, nous avons eu pour but d’étudier et de comprendre comment une réaction photochimique (isomérisation ou dimérisation réversible) ou la réaction avec le dioxyde de carbone (CO[indice inférieur]2) d’un certain nombre d’unités comonomères peut modifier la thermosensibilité des polymères en solution aqueuse. Dans un premier temps, des unités azobenzène sont insérées régulièrement dans la chaine principale du PNIPAM (chapitre 3). Notre étude a révélé qu’avec cette architecture, la photoisomérisation a peu d’effet sur la température de transition de phase du PNIPAM en raison de la formation de micelles « fleurs », mais qu’elle contrôle l’ouverture du noyau de micelle de façon réversible. Dans l’étude qui suivait (chapitre 4), nous avons démontré que la photodimérisation réversible entre deux unités de coumarine, placées aux bouts de chaine du PNIPAM, permet de convertir le polymère entre les formes linéaire et macrocyclique, et que ce changement topologique de la structure impose un effet réversible sur la température de transition de phase du PNIPAM. En ce qui concerne le contrôle de la thermosensibilité par le CO[indice inférieur]2, une étude quantitative a d’abord été réalisée (chapitre 5), établissant la relation entre le degré de protonation des groupements d’amine tertiaire dans le PDMAEMA et sa température de transition de phase. À partir de cette compréhension sur l’effet qu’une réponse au CO[indice inférieur]2 peut avoir sur la thermosensibilité, nous avons démontré une application des nanogel d’un copolymère à blocs pour la capture du CO[indice inférieur]2 dans l’eau et la libération subséquente du gaz à une température basse (chapitre 6). Pour améliorer la conception de nouveaux polymères, il est nécessaire d’améliorer notre capacité
à contrôler à distance leur thermosensibilité en solution. Ainsi, il nous faut déterminer si les réactions, qui ont été déclenchées à distance grâce au dioxyde de carbone ou la lumière, ont permis de modifier les propriétés recherchées. Si tel a été le cas, il est alors nécessaire de vérifier jusqu’à quel point il est possible de modifier la thermosensibilité de cette manière.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usherbrooke.ca/oai:savoirs.usherbrooke.ca:11143/6007 |
| Date | January 2015 |
| Creators | Boissière Olivier |
| Contributors | Zhao, Yue |
| Publisher | Université de Sherbrooke |
| Source Sets | Université de Sherbrooke |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Thèse |
| Rights | © Olivier Boissière |
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