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Fiche détaillée Thèses
Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc (08/04/2008), André Deratani (Dir.)
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Synthèse et utilisation de copolymères triblocs ABA pour l'élaboration de membranes poreuses à morphologies et performances contrôlées
Sarah Querelle1

De nouvelles membranes synthétiques poreuses à morphologies et performances contrôlées ont été développées grâce à l'utilisation de copolymères à blocs. De telles macromolécules peuvent s'auto-organiser en structures de géométries bien définies et sont par ailleurs capables d'agir sur la courbure des interfaces. De nouveaux copolymères triblocs ABA, possédant un bloc central en poly(oxyéthylène) et deux blocs terminaux en poly(styrène), ont été préparés en utilisant une stratégie de synthèse originale fondée sur la combinaison de réactions de modification chimique des bouts de chaîne et d'une méthode de polymérisation radicalaire contrôlée par les nitroxydes. Les diverses morphologies formées par auto-assemblage de ces copolymères à blocs dans des films fins ont par la suite été étudiées en fonction de leur structure et de plusieurs paramètres opératoires (vitesse d'évaporation, concentration, ...etc). A partir de ces résultats, de nouvelles membranes modèles possédant des pores cylindriques organisés de dimension nanométrique calibrée et contrôlée ont été élaborées. De plus, la synthèse d'autres copolymères triblocs amphiphiles a été développée en adoptant une démarche multi-étapes intégrant une polycondensation. Ces copolymères sont constitués en leur centre d'un bloc hydrophobe en poly(éther imide) aromatique et pour leurs extrémités de blocs hydrophiles en poly(oxyéthylène). Des membranes à propriétés d'usage définies ont ensuite été conçues en maîtrisant leurs mécanismes de structuration, soit au moyen des paramètres du procédé, soit en introduisant des copolymères triblocs dans la formulation. Ces derniers ont été utilisés comme additifs afin de mettre à profit leurs propriétés d'auto-organisation interfaciale dans une solution de poly(éther imide) où se produit une séparation de phase induite par un non-solvant. Finalement, les performances de l'ensemble des membranes obtenues dans ce travail ont permis de valider les deux approches envisagées.
1 :  IEM - Institut Européen des membranes
Membrane – copolymère à blocs – amphiphile – auto-organisation – inversion de phase – polymérisation radicalaire contrôlée – nitroxyde – polycondensation.

Synthesis and use of ABA triblock copolymers for porous membrane elaboration with controlled morphologies and performances
New porous synthetic membranes with controlled morphologies and performances were prepared by using block copolymers. Such macromolecules can self-organise into structures with well defined geometries and are also able to have an influence on the interface curvature. New ABA triblock copolymers, having a poly(ethylene oxide) center block and two poly(styrene) end blocks, were prepared using an original synthesis strategy consisting in the combination of chemical modification of end chains and in nitroxide controlled radical polymerization. Then, various morphologies formed by self-assembling of these block copolymers as thin films were studied as a function of their structure and operating parameters (evaporation rate, concentration ...etc). From these results, new model membranes having organised cylindrical pores with a calibrated and controlled nanometric size were prepared. Moreover, the synthesis of other amphiphilic triblock copolymers was developed using a multi-step approach integrating a polycondensation. These copolymers are made of a center aromatic poly(ether imide) hydrophobic block and two poly(ethylene oxide) hydrophilic end blocks. Then, membranes with well defined use properties were developed controlling their design mechanisms, either by mean of the process parameters, or by adding triblock copolymers in the formulation. Due to their interfacial self-organization properties, the latter were used as additives in a poly(ether imide) solution where a non-solvent induced phase separation takes place. Lastly, performances of all prepared membranes in this work have enabled to validate the two proposed approaches.
Membrane – block copolymer – amphiphile – self-organisation – phase inversion – controlled radical polymerization – nitroxide – polycondensation.

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