Copolymères diblocs chargés aux interfaces liquides
Résumé
We have experimentally studied assemblies of poly( tert-butylstyrene)/poly(styrene-sulfonate) copolymers in various situations at the air-water and alcane-water interfaces. After a short presentation of the scientific framework of our study, the copolymers we used are characterized in detail, and the three experimental situations that we investigated are described: copolymer monolayers at the air-water interface, monolayers at the oil-water interface, and emulsions formed by the oil/water/copolymer system. Copolymer monolayers at the air-water interface are studied in a Langmuir trough using neutron reflectivity. The density profile of the polyelectrolyte brush is hence very precisely determined, with and without salt. Monolayers at the oil-water interface are studied using grazing incidence X-ray scattering, thanks to a Langmuir trough that we designed specifically for this type of measurements. The bending rigidity of the interface can be estimated and multilayers formed upon the compression of monolayers of the most symmetrical copolymer are observed. Oil(cyclohexane or toluene)-in-water microemulsions stabilized by copolymers have been formed and the micelles' structure has been characterized using small-angle neutron scattering. Spherical micelles are observed, made of a core containing similar amounts (in volume) of oil and units of the copolymers' hydrophobic blocs, and a corona composed of highly stretched polyelectrolytes. The structure of the corona as well as that of the core can be modified by addition of salt. A foamy macroemulsion is formed along with the microemulsion, and it is also very stable and sensitive to salt.
Nous avons étudié expérimentalement des assemblées de copolymères poly(tert-butyl-styrène)/poly(styrène sulfonate) dans diverses situations aux interfaces eau-air et eau-huile. Après une brève présentation du contexte scientifique dans lequel s'inscrit notre étude, les caractéristiques des copolymères utilisés sont détaillées puis les trois situations expérimentales que nous avons abordées sont décrites: monocouches de copolymères à l'interface eau-air, monocouches à l'interface eau-huile et émulsions du système eau/huile/copolymère. Des monocouches de copolymères à l'interface eau-air sont étudiées par réflectivité de neutrons dans une cuve de Langmuir. Cela permet de déterminer avec précision le profil de densité des brosses de polyélectrolyte dans l'eau, avec ou sans sel. Des monocouches à l'interface eau-hexadécane sont étudiées par diffusion de rayons X sous incidence rasante grâce à une cuve de Langmuir que nous avons spécialement conçue pour ce type d'expériences. La rigidité de l'interface peut ainsi être estimée et des multicouches apparues lors de la compression de monocouches du copolymère le plus symétrique sont mises en évidence. Des microémulsions d'huile (cyclohexane ou toluène) dans l'eau stabilisées par les copolymères ont été formées et la structure des micelles est déterminée par diffusion de neutrons aux petits angles. Il s'agit de micelles sphériques, composées d'un cur contenant des volumes comparables d'huile et de maillons des blocs hydrophobes des copolymères, et d'une couronne de polyélectrolytes très étirés. La structure de la couronne ainsi que celle du cur ont pu être modifiées en ajoutant du sel. Une macroémulsion ayant l'aspect d'une mousse apparaît lors de la formation de la microémulsion. Elle est également très stable et sensible à la salinité de la phase aqueuse.