(Co)polymères fonctionnels comme stabilisants d’émulsions Julien PINAUD Equipe « Ingénierie et Architectures Macromoléculaires » Julien.pinaud@univ-montp2.fr UMR 5253 - CNRS, UM2, ENSCM, UM1

9 teams Agrégats, Interfaces, Matériaux pour l’Energie AIME Responsable Deborah Jones Architectures Moléculaires et Matériaux Nanostructurés AM2N Responsable Jean Marc Campagne Chimie Moléculaire et Organisation du Solide CMOS Responsable Hubert Mutin Chimie Théorique, Méthodologies et Modélisations CTMM Responsable Eric Clot Ingénierie et Architectures Macromoléculaires IAM Responsable Jean Jacques Robin Matériaux Avancés pour la Catalyse et la Santé MACS Responsable Francesco Di Renzo Chimie et Cristallochimie des Matériaux C2M Responsable Philippe Papet Chalcogénures et Verres ChV Responsable Annie Pradel Dynamique & Adsorption dans les Matériaux Poreux DAMP Responsable Guillaume Maurin 9 teams

Ingénierie et Architectures Macromoléculaires Prof. Jean-Jacques ROBIN 24 permanents: 16 Chercheurs (3 PR, 9 MCF, 2 DR, 2 CR), 8 Ingénieurs et techniciens ITA-IATOS (1 IR, 3 IE; 4 AdJ. Admin. Techn.) 39 non-permanent : 24 Doctorants, 11 Post docs, 4 intermittents Thème 1 Polymérisations contrôlées Animateurs: P. Lacroix-Desmazes S. Monge Radicalaire Ionique Ouverture de cycle B. Ameduri, B. Boutevin, G. David, O. Giani, P. Lacroix-Desmazes, V. Ladmiral, V. Lapinte, J. Pinaud, S. Monge Thème 2 Polymères à base d’hétéroatomes Animateurs: B. Ameduri G. David Fluor Phosphore Silicium B. Ameduri, B. Boutevin, G. David, V. Ladmiral, A. Manseri, S. Monge, C. Negrell Thème 3 Polymères, milieux non conventionnels et procédés propres Animateurs: P. Lacroix-Desmazes A. Mas H2O, CO2sc, UV, plasma C. Bouilhac, J. Couve, C. Joly-Duhamel, P. Lacroix-Desmazes, A. Manseri, A. Mas, J. Pinaud, J. J. Robin Thème 4 Polymères et composites à base de ressources renouvellables Animateurs: S. Caillol J-P. Habas Lipids, Proteins, Polyphenols, Polysaccharides R. Auvergne, C. Bouilhac, B. Boutevin, S. Caillol, O. Giani, J. P. Habas, V. Lapinte

Production de polymères par des procédés propres Milieux non conventionnels Amont = Synthèses Aval = Applications Production de polymères par des procédés propres Conception/utilisation de polymères comme additifs pour développer des procédés propres (encapsulation, fonctionnalisation, extraction, élaboration de matériaux structurés) © 2012 P. Lacroix-Desmazes

Cas du milieu aqueux Synthèse de latex polymères Synthèse de (co)polymères amphiphiles Tensioactif Copolymère à blocs Tête polaire Queue hydrophobe Eau Monomère + Copolymère statistique Emulsion (directe) et auto-assemblage dans l’eau Gouttelettes d’un composés hydrophobe dispersées dans de l’eau Eau Polymérisation Micelle Micelle cylindrique Encapsulation de composés hydrophobes Vésicule Latex polymère Encapsulation de composés hydrophiles Gélification

Avantages des (co)polymères / tensioactifs: Concentration Micellaire Critique 1000 fois plus faible (10-6-10-7 mol.L-1) Moins dangereux pour l’environnement (rentrent pas dans le noyau des cellules) Auto-assemblage en solution contrôlé par la longueur des blocs Possibilité de fonctionnalisation (captage de métaux, barrière UV, …) Réponse à un stimulus possible (température, pH, CO2, …) Concentration micellaire critique (CMC) CMC Exemples au travers de travaux réalisés dans l’équipe IAM

RITP pour copolymères à blocs amphiphiles (P. Lacroix-Desmazes) Synthèse de trois catégories de copolymères amphiphiles copolymère amphiphile cationique copolymère amphiphile non-ionique PS-b-P(MOx) PS-b-PCMS+ PS-I (RITP) Combinaison avec d’autres techniques de polymérisation Reprise de la polymérisation radicalaire CACDDL= 0.030 g.L-1 copolymère amphiphile anionique CROP ITP PS-b-PAA- © 2013 P. Lacroix-Desmazes

(Sophie Monge-darcos) Copolymères sensibles au pH et à la température Copolymères à base de phosphore (Sophie Monge-darcos) Copolymères sensibles au pH et à la température pour l’élimination d’ions métalliques présents dans les effluents aqueux Tube de dialyse MWCO = 2000 Da Solution interne: Solution aqueuse de copolymère Solution externe Nickel à 20 mg/L NnPAAm MAPC1 Influence de la T°C Influence du pH Sites moins accessibles T (°C) Sites accessibles

Copolymères à base de phosphore (Sophie Monge-darcos) Formation de micelles de complexes ioniques à partir de copolymères à blocs hydrophiles Micelles de complexes polyioniques (CPI) Synthèse de matériaux mésoporeux Collaboration avec Corine Gérardin (MACS-ICGM) + Si(OEt)4 Micelles CPI Tetraethyl orthosilicate (TEOS) + 1) pH = 2 2) pH = 5 3) 70 °C Matériau mésoporeux pH = 4 calcination PEO5K-b-PDMAEMA2.5K Matériau hybride hPMAPC14k-b-P(PEGMA)20K 9

Autres copolymères à blocs hydrophiles (Patrick Lacroix-Desmazes) Formation de micelles pour la nanostructuration de silice (Collaboration avec Corine Gérardin MACS-ICGM) 10 © 2012 P. Lacroix-Desmazes

Autres copolymères à blocs hydrophiles (Patrick Lacroix-Desmazes) Formation de micelles pour la nanostructuration de silice (Collaboration avec Corine Gérardin MACS-ICGM) Stimulus = pH Stimulus = Température PEO5000-b-PAA1580 / chitosan PEO-b-poly(N-isopropyl acrylamide) PEO-b-PNIPAM T > LCST T > LCST 11 © 2012 P. Lacroix-Desmazes

Copolymères avec un bloc poly(oxazoline) (Vincent Lapinte) Poly(oxazoline): Biocompatible Hydrophile Fonctionnalisable 2-methyl-2-oxazoline Pox Hydrophile Si R = chaîne grasse  composé amphiphile Chaines en C12 ou 18 Huile de ricin Huile de pépins de raisins (similaire au Brij) 12

Copolymères avec un bloc poly(oxazoline) (Vincent Lapinte) Chaines en C12 ou 18 Huile de pépins de raisins Micelles sphériques, stables de l’ordre de 8 nm Tensioactif peu moussant Caractère émulsionnant marqué Faible pouvoir irritant (inférieur aux Brij commerciaux) 13

Autres « fonctions » possibles (ici avec des latex polymères) Réponse au CO2: (Julien Pinaud) Air 30 min, 40oC i) Filtration ii) séchage i) Eau, CO2 14

Autres « fonctions » possibles (ici avec des latex polymères) Encapsulation de particules d’oxydes métalliques: (P. Lacroix-Desmazes) But: formation d’un film homogène et transparent comportant des particules absorbant les UVs 15 © 2013 P. Lacroix-Desmazes

Conclusion et perspectives Un choix de monomères varié pour des polymères à propriétés visées Capteur de métaux Sensible au pH Sensible à la température Sensible au CO2 Biosourcé Biocompatible 16

Conclusion et perspectives De nombreuses combinaisons possibles pour l’avancée de l’agriculture ? Eau N’hésitez pas à nous contacter: Patrick.lacroix-desmazes@enscm.fr  RITP + latex Sophie.monge-darcos@univ-montp2.fr  Phosphore Vincent.lapinte@univ-montp2.fr  Biosourcé + polyoxazoline Julien.pinaud@univ-montp2.fr  CO2 + polyesters 17