Dispersions filmogènes de latex copolymères modèles. Relations synthèse-structure-propriétés

Cette mise au point rend compte des travaux effectués par le groupe de laboratoires dans le cadre de l’action du CNRS "Dispersions Filmogènes" (Action Incitative Programmée du Programme Interdisciplinaire Matériaux). Trois séries de copolymères de styrène, acrylate de butyle et acide méthacrylique ont été préparés et caractérisés (taille et propriétés superficielles). L’une a été synthétisée selon un protocole "coeur-écorce" en deux étapes (semence de polystyrène) en présence d’un émulsifiant zwiterrionique ; la seconde, en trois étapes est préparée pratiquement en l’absence d’émulsifiant, en suivant un protocole de type coeur-écorce inversé, et la troisième en présence de tensioactifs copolymères à bloc polystyrène-polyoxyde d’éthylène. Les mécanismes de coalescence ont été étudiés en utilisant la seconde série de latex tout d’abord sous l’eau, ce qui a permis de démontrer l’effet des seules forces capillaires, puis avec évaporation de l’eau, démontrant l’effet dominant du processus d’évaporation. De nouvelles techniques ont été mises en oeuvres pour suivre certaines étapes de la coalescence ; la calorimétrie différentielle et la spectroscopie micro-ondes, qui permettent d’analyser le départ de l’eau libre et de l’eau liée, ainsi que la diffusion des neutrons qui montrent la formation au cours du processus de cristaux colloïdaux ordonnées et un processus de séparation de phase en deux étapes: l’une avec inclusions de particules de polymères dans l’eau, l’autre avec inclusions de membranes hydrophiles ou de poches hydratées dans une phase continue polymère. Enfin l’étude des propriétés micromécaniques dynamiques met en évidence le renforcement des films par un réseau nid d’abeille provenant des copolymères riches en acide méthacryliques à la surface des particules, ainsi que la tendance des particules de semences polystyrène à former des amas qui peuvent percoler sous l’effet de traitements thermiques et/ou mécaniques