Matériaux hybrides polymères-particules de silice: Synthèse et caractérisation

Hybrid nanomaterials have a more and more important place in our daily life ; one can find their use in various domains as building, biomedical or beauty product. A large part of studies devoted to the synthesis of these materials are performed in organic solvents. In order to open the range of their applications and to respect the environmental concerns, we decided to study the synthesis of hybrid materials (silica/polymer) in an aqueous media and without free initiator. The purpose of our study was also to shed some light on the mechanism aspect of a polymerization reaction carried out from silica nanoparticles. First, we synthetised silica nanoparticles, grafted by Controlled Radical Polymerization initiators. This step was characterized by NMR and SANS, to determine the grafting rate of initiators on the particles surface and also the agregation ratio. Then, the polymerization of dimethylaminoethyl methacrylate was performed from the particle surfaces, without adding free initiator. Despite aggregation phenomena during the polymerization reaction, SANS analysis showed clearly that polymer grafted silica particles exhibit a polymer shell.To our knowledge, this result represents the first example of polymer covalently grafted silica particles obtained in aqueous solution.Grâce à leurs propriétés exceptionnelles, les nanomatériaux hybrides occupent une place de plus en plus importante dans notre vie quotidienne et couvrent des secteurs d'activité très variés tels- que la construction, le biomédical ou la cosmétique. La très grande majorité des travaux portant sur la synthèse de ces matériaux hybrides est conduite en solvant organique. Afin d'élargir le champ d'application de ces objets et de manière à répondre aux exigences environnementales actuelles, nous avons choisi d'étudier la synthèse de particules hybrides (silice/polymère) en phase aqueuse et sans amorceur libre. Cette étude a également pour vocation d'apporter une meilleure compréhension des mécanismes mis en jeu lors d'une réaction de polymérisation effectuée depuis la surface des particules de silice. Nous avons, dans un premier temps, synthétisé des nanoparticules de silice greffées par des amorceurs de Polymérisation Radicalaire Contrôlée. Ces particules ont été caractérisées par RMN et par Diffusion de Neutrons, afin de déterminer de manière précise et univoque, le greffage des amorceurs à la surface des particules. Ensuite nous avons conduit la polymérisation du méthacrylate de diméthylaminoéthyle à la surface des particules, sans ajout d'amorceur libre. Malgré une légère agrégation des particules lors de la polymérisation, l'analyse par DNPA des particules montre clairement la présence d'une couronne de polymères à la surface des particules en phase aqueuse. A notre connaissance, il s'agit du premier exemple d'une polymérisation amorcée depuis la surface de nano-particules de silice en phase aqueuse