Etude thermophysique de la diffusion de molécules de bas poids moléculaire dans des réseaux de polymères acryliques.

Abstract

Ce travail porte sur l’élaboration et la caractérisation des réseaux réticulés et interpénétrés de polymères à base des monomères hydrophiles : 2-Hydroxy-Ethyl-Méth-Acrylate (HEMA), et 6- Hydroxy-Butyl-Méth-Acrylate (HBMA) dans des solvants isotropes. Le système constitué de l’Erythrosine et la Triéthanolamine (TEOA) dans un milieu aqueux est utilisé comme photo-initiateur pour l’UV-photo-polymérisation des monomères en présence d’un agent réticulant : 1,6-Hexane-Diol-Di-Acrylate (HDDA), sous une atmosphère d’air (pas d’azote). Des informations utiles sur le mécanisme de photo-polymérisation sont obtenues par l’analyse spectrale de l’ultraviolet-visible et de l’infrarouge pris à différents moments au cours de la photo-polymérisation. La caractérisation des réseaux de polymères s’effectue par l’étude du gonflement en masse en fonction de différents paramètres : le type de solvant, la température, la structure chimique, le type de photoinitiateur et le pH de milieu. Par ailleurs, le modèle théorique de diffusion de Fick est en accord avec les résultats expérimentaux de cinétique de gonflement des systèmes étudiés. Enfin, la méthode d’optimisation, le plan d’expériences factoriel 2k, qui consiste à déterminer les facteurs influant sur le gonflement et la réponse quand ces facteurs varient, montre un bon accord avec les résultats expérimentaux.Abstract This work focuses on the elaborate and characterization of cross-linked and interpenetrating polymer networks based on hydrophilic monomers: 2-Hydroxy-Ethyl-Meth-Acrylate (HEMA), and 6-Hydroxy- Butyl-Meth-Acrylate (HBMA) in isotropic solvents. The system composed of Erythrosine/Triethanolamine (TEOA) is used as photo-initiator for the UVphoto- polymerization of monomers with a cross-linking agent 1,6-Hexane-Diol-Di-Acrylate (HDDA), in aqueous medium, under an air atmosphere (without nitrogen). The analysis of UV-visible and infrared spectra, which were taken at different times during the polymerization, makes it possible to obtain useful information on the reaction mechanism. The swelling behavior of these elaborated crosslinked polymer networks was studied by varying the following parameters: different solvents, chemical structure, temperature, type of photo-initiator and pH of medium. The theoretical model of Fick diffusion well agrees with our experimental results of swelling kinetics of the systems under consideration. Finally, the optimization method, the experimental plan factorial 2k, which consists to determine the factors influencing the swelling and the answer when these factors are varied, showed a good agreement with our experimental results.