Study of Langmuir-Blodgett Films of Self-Assembled Diblock Copolymers

L'auto-assemblage des copolymères à bloc (CPBs) attire beaucoup d'intérêt grâce à leur capacité de générer spontanément des matériaux ordonnés avec des propriétés uniques. Les techniques Langmuir-Blodgett (LB) et Langmuir-Schaefer (LS) sont couramment utilisées pour produire des monocouches ou des films ultraminces à l'interface air/eau suivi de transfert aux substrats solides. Les films LB/LS de CPBs amphiphiles s'auto-assemblent dans des morphologies variables dépendamment de la composition du CPB ainsi que d'autres facteurs. Dans notre travail, nous avons étudié les films LB/LS de polystyrène-b-poly(4-vinyl pyridine) (PS-P4VP) et leurs complexes supramoléculaires avec le naphtol (NOH), l'acide naphtoïque (NCOOH) et le 3-n-pentadécylphenol (PDP). La première partie de ce mémoire est consacré à l'investigation du PS-P4VP complexé avec le NOH et le NCOOH, en comparaison avec le PS-P4VP seul. Il a été démontré qu'un plateau dans l'isotherme de Langmuir, indicatif d'une transition de premier ordre, est absent à des concentrations élevées des solutions d'étalement des complexes. Cela a été corrélé avec l'absence de morphologie en nodules avec un ordre 2D hexagonal à basse pression de surface. L'ordre au-delà de la pression de cette transition, lorsque présente, change à un ordre 2D carré pour tout les systèmes. La deuxième partie du la mémoire considère à nouveau le système PS-P4VP/ PDP, pour lequel on a démontré antérieurement que la transition dans l'isotherme correspond a une transition 2D d'un ordre hexagonal à un ordre carré. Cela est confirmé par microscopie à force atomique, et, ensuite, on a procédé à une étude par ATR-IR des films LB pour mieux comprendre les changements au niveau moléculaire qui accompagnent cette transition. Il a été constaté que, contrairement à une étude antérieure dans la littérature sur un autre système, il n'y a aucun changement dans l'orientation des chaînes alkyles. Au lieu de cela, on a découvert que, aux pressions au-delà de celle de la transition, le groupe pyridine, qui est orienté à basse pression, devient isotrope et qu'il y a une augmentation des liaisons hydrogènes phénol-pyridine. Ces observations sont rationalisées par un collapse partiel à la pression de transition de la monocouche P4VP, qui à basse pression est ordonné au niveau moléculaire. Cette étude a mené à une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires qui se produisent à l'interface air/eau, ce qui fournit une meilleure base pour la poursuite des applications possibles des films LB/LS dans les domaines de nanotechnologie.

Glycosidation avec protection minimale en solution et sur support solide

Les glycosides sont reconnus pour leur potentiel pharmaceutique tels que les antibiotiques, les agents anticancéreux et antiviraux. Ils sont impliqués dans plusieurs processus biologiques entre autres la reconnaissance cellulaire, l’inflammation, la réponse immunitaire, la croissance, le transport cellulaire, l’adhésion cellulaire et les groupes sanguin. Notre groupe excelle dans la glycosidation stéréocontrôlée avec un minimum de protection suivant le concept d’activation à distance d’aglycones hétérocycliques anomériques. La présence d’une quantité sous stoechiométrique d’acide de Lewis, les (2-pyridyl)-β-D-glycosides déprotégés sont d’excellents donneurs permettant de haute sélectivité pour l’anomère- α-D de glycosides simples et complexes. Inversement, (2-pyridyl)-α-D-glycosides donnent les β-D-glycosides avec de bonne sélectivité. Des exemples de formation stéréocontrôlée de glycosides sont présentés dans cette thèse avec des accepteurs tels que les phénols, les stéroïdes, les terpènes et les acides hydroxyaminés. Cette méthodologie de glycosidation a été appliquée sur support solide.

The effects of additives and chemical modification on the solution properties of thermo-sensitive polymers

Cette thèse concerne l’étude de phase de séparation de deux polymères thermosensibles connus-poly(N-isopropylacylamide) (PNIPAM) et poly(2-isopropyl-2-oxazoline) (PIPOZ). Parmi des études variées sur ces deux polymères, il y a encore deux parties de leurs propriétés thermiques inexplicites à être étudiées. Une partie concerne l’effet de consolvant de PNIPAM dans l’eau et un autre solvant hydromiscible. L’autre est l’effet de propriétés de groupes terminaux de chaînes sur la séparation de phase de PIPOZ. Pour ce faire, nous avons d’abord étudié l’effet de l’architecture de chaînes sur l’effet de cosolvant de PNIPAMs dans le mélange de méthanol/eau en utilisant un PNIPAM en étoile avec 4 branches et un PNIPAM cyclique comme modèles. Avec PNIPAM en étoile, l’adhérence de branches PNIPAM de à un cœur hydrophobique provoque une réduction de Tc (la température du point de turbidité) et une enthalpie plus faible de la transition de phase. En revanche, la Tc de PNIPAM en étoile dépend de la masse molaire de polymère. La coopérativité de déhydratation diminue pour PNIPAM en étoile et PNIPAM cyclique à cause de la limite topologique. Une étude sur l’influence de concentration en polymère sur l’effet de cosolvant de PNIPAM dans le mélange méthanol/eau a montré qu’une séparation de phase liquide-liquide macroscopique (MLLPS) a lieu pour une solution de PNIPAM dans le mélange méthanol/eau avec la fraction molaire de méthanol entre 0.127 et 0.421 et la concentration en PNIPAM est constante à 10 g.L-1. Après deux jours d’équilibration à température ambiante, la suspension turbide de PNIPAM dans le mélange méthanol/eau se sépare en deux phases dont une phase possède beaucoup plus de PNIPAM que l’autre. Un diagramme de phase qui montre la MLLPS pour le mélange PNIPAM/eau/méthanol a été établi à base de données expérimentales. La taille et la morphologie de gouttelettes dans la phase riche en polymère condensée dépendent de la fraction molaire de méthanol. Parce que la présence de méthanol influence la tension de surface des gouttelettes liquides, un équilibre lent de la séparation de phase pour PNIPAM/eau/méthanol système a été accéléré et une séparation de phase liquide-liquide macroscopique apparait. Afin d’étudier l’effet de groupes terminaux sur les propriétés de solution de PIPOZ, deux PIPOZs téléchéliques avec groupe perfluorodécanyle (FPIPOZ) ou groupe octadécyle (C18PIPOZ) comme extrémités de chaîne ont été synthétisés. Les valeurs de Tc des polymères téléchéliques ont beaucoup diminué par rapport à celle de PIPOZ. Des micelles stables se forment dans des solutions aqueuses de polymères téléchéliques. La micellization et la séparation de phase de ces polymères dans l’eau ont été étudiées. La séparation de phase de PIPOZs téléchéliques suit le mécanisme de MLLPS. Des différences en tailles de gouttelettes formées à l’intérieur de solutions de deux polymères ont été observées. Pour étudier profondément les différences dans le comportement d’association entre deux polymères téléchéliques, les intensités des signaux de polymères correspondants et les temps de relaxation T1, T2 ont été mesurés. Des valeurs de T2 de protons correspondants aux IPOZs sont plus hautes.

Vacuum-ultraviolet photochemically initiated modification of polystyrene surfaces: morphological changes and mechanistic investigations

Vacuum-ultraviolet (VUV) irradiation (kexc: 172 ± 12 nm) of polystyrene films in the presence of oxygen produced not only oxidatively functionalized surfaces, but generated also morphological changes. Whereas OH- and C=O-functionalized surfaces might be used for e.g. secondary functionalization, enhanced aggregation or printing, processes leading to morphological changes open new possibilities of microstructurization. Series of experiments made under different experimental conditions brought evidence of two different reaction pathways: introduction of OH- and C=O-groups at the polystyrene pathways is mainly due to the reaction of reactive oxygen species (hydroxyl radicals, atomic oxygen, ozone) produced in the gas phase between the VUV-radiation source and the substrate. However, oxidative fragmentation leading to morphological changes, oxidation products of low molecular weight and eventually to mineralization of the organic substrate is initiated by electronic excitation of the polymer leading to C–C-bond homolysis and to a complex oxidation manifold after trapping of the C-centred radicals by molecular oxygen. The pathways of oxidative functionalization or fragmentation could be differentiated by FTIR-ATR analysis of irradiated polystyrene surfaces before and after washing with acetonitrile and microscopic fluorescence analysis of the surfaces secondarily functionalized with the N,N,N-tridodecyl-triaza-triangulenium (TATA) cation. Ozonization of the polystyrene leads to oxidative functionalization of the polymer surface but cannot initiate the fragmentation of the polymer backbone. Oxidative fragmentation is initiated by electronic excitation of the polymer (contact-mode AFM analysis), and evidence of the generation of intermediate C-centred radicals is given e.g. by experiments in the absence of oxygen leading to cross-linking (solubility effects, optical microscopy, friction-mode AFM) and disproportionation (fluorescence).

Rubber Solution Adhesives for Wood-to-Wood Bonding

Rubber solutions were prepared and used for bonding wood pieces. The effect of the variation of chlorinated natural rubber (CNR) and phenolformaldehyde (PF) resin in the adhesive solutions on lap shear strength was determined. Natural rubber and neoprene-based adhesive solutions were compared for their lap shear strength. The storage stability of the adhesive prepared was determined. The change in lap shear strength before and after being placed in cold water, hot water, acid, and alkali was tested. The bonding character of these adhesives was compared with different commercially available solution adhesives. The room-temperature aging resistance of wood joints was also determined. In all the studies, the adhesive prepared in the laboratory was found to be superior compared to the commercial adhesives.

Preparation of high surface area TiO (anatase) by thermal hydrolysis 2 of titanyl sulphate solution

Highly crystalline, ultra fine TiO (anatase) having high surface area has been prepared by thermal hydrolysis of titanyl sulphate 2 solution and characterized using B.E.T surface area measurements, XRD and chemical analysis. The dependence of surface area on concentration of staffing solution, temperature of hydrolysis, duration of boiling and calcination temperature were also studied. As the boiling temperature, duration of boiling and calcination temperature increased, the surface area of TiO formed decreased significantly. 2 On increasing calcination temperature, the crystallite size of TiO also increased and gradually the phase transformation to rutile took 2 place. The onset and completion temperatures of rutilation were 700 and 10008C, respectively

First Example of Organocatalysis by Polystyrene-Supported PAMAM Dendrimers: Highly Efficient and Reusable Catalyst for Knoevenagel Condensations

This paper describes the first use of polystyrene-supported poly(amidoamine) (PAMAM) dendrimers as heterogeneous basic organocatalysts for carbon–carbon bond formation. Polystyrene-supported PAMAM dendrimers of first, second and third generations have been used as reusable base catalysts in Knoevenagel condensations of carbonyl compounds with active methylene compounds. The reactions proceed in short periods of time and with 100% selectivity. This novel catalyst eliminates the use of aromatic and halogenated solvents, as well as complex purification processes. The catalysts can be recycled ten times.

Cobalt (II), Nickel (II), and Copper (II) Complexes of Polystyrene-Supported Schiff Bases

Two novel polystyrene-supported Schiff bases, PSOPD and PSHQAD, were synthesized. A polymerbound aldehyde was condensed with o-phenylenediamine to prepare the Schiff base PSOPD, and a polymer-bound amine was condensed with 3-hydroxyquinoxaline-2-carboxaldehyde to prepare the Schiff base PSHQAD. This article addresses the study of cobalt (II), nickel (II), and copper (II) complexes of these polymer-bound Schiff bases. All the complexes were characterized, and the probable geometry was suggested using elemental analysis, diffuse reflectance ultraviolet, Fourier transform infrared spectroscopy, thermal studies, surface area studies, and magnetic measurements.

Anomalous variation of thermal lens signal with concentration from rhodamine B in methanol solution

Thermal lens signals in solutions of rhodamine B laser dye in methanol are measured using the dual beam pump-probe technique. The nature of variations of signal strength with concentration is found to be different for 514 and 488 nm Ar + laser excitations. However, both the pump wavelengths produce an oscillatory type variation of thermal lens signal amplitude with the concentration of the dye solution. Probable reasons for this peculiar behaviour (which is absent in the case of fluorescent intensity) are mentioned.

Measurement of the absolute fluorescence quantum yield of rhodamine B solution using a dual-beam thermal lens technique

The dual-beam thermal lens technique has been found to be very effective for the measurement of fluorescence quantum yields of dye solutions. The concentration-dependence of the quantum yield of rhodamine B in methanol is studied here using this technique. The observed results are in line with the conclusion that the reduction in the quantum yield in the quenching region is essentially due to the non-radiative relaxation of the absorbed energy. The thermal lens has been found to become abberated above 40 mW of pump laser power. This low value for the upper limit of pump power is due to the fact that the medium is a resonantly absorbing one.

Photoacoustic signal saturation and optical limiting in C70-toluene solution

Pulsed photoacoustic studies in solutions of C70 in toluene are made using the 532-nm radiation from a frequency-doubled Nd:YAG laser. It is found that contrary to expectation, there is no photoacoustic (PA) signal enhancement in the power-limiting range of laser fluences. Instead, the PA signal tends to saturate during optical power-limiting phenomenon. This could be due to the enhanced optical absorption from the photoexcited state and hence the depletion of the ground-state population. PA measurements also ruled out the possibility of multiphoton absorption in the C70 solution. We demonstrate that the nonlinear absorption leading to optical limiting is mainly due to reverse saturable absorption.

Compatibilisation of Powdered Nitrile Rubber Toughened Polystyrene

The present study aims at the preparation of an ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) type toughened thermoplastic by melt blending polystyrene (PS) and powdered nitrile rubber (NBR). The product is an interesting class of toughened thermoplastic, which would combine the superior mechanical and processing characteristics of PS and the excellent oil-resistant properties of NBR. In this thesis an attempt has been made to investigate systematically the effect of compatibilisation and dynamic vulcanisation on the morphology and properties of powdered nitrile rubber toughened polystyrene.

Modification of Polypropylene and Polystyrene Using Nanosilica

The present work focuses on the modification of the commonly used thermoplastics, polypropylene and polystyrene using nanosilica preparcd from a cheap source of sodium silicate. Melt compounding technique has been used for nanocomposite preparation as it is simple and suited to injection moulding. Nanosilica in a polymer matrix provide significant enhancement in strength, stiffness and impact strength. Incorporation of silica particles in a polymer also improves its thennal stability. To achieve better dispersion of fillers in polymer matrices the mixing was done at different shear rates. The enhancement in material properties indicates that at higher shear rates there is greater interaction between particles and the matrix and it depends on filler concentration and type of polymer used. N anosilica is a useful filler in thennoplastic polymers and has been applied in automotive applications, electronic appliances and consumer goods.This thesis is divided into six chapters. General introduction to the topic is described in chapter 1. Salient features of polymer nanocomposites, their synthesis, properties and applications are presented. A review of relevant literature and the scope and objectives are also mentioned in this chapter.The materials used and the vanous experimental method and techniques employed in the study are described in chapter 2. Preparation of nanocomposites by melt blending using Thenno Haake Rheocord, preparation of samples, evaluation of mechanical and thennal properties using UTM, Impact testing and characterization using DMA, TGA and DSC and morphology by SEM are described.The preparation of nanosilica from a laboratory scale to a pilot plant scale is described in chapter 3. Generation of surface modified silica, evaluation of kinetic parameters of the synthesis reaction, scale up of the reactor and modeling of the reactor are also dealt with in this chapter.The modification of the commodity thennoplastic, Polypropylene using nanosilica is described in chapter 4. Preparation of PP/silica nanocomposites, evaluation of mechanical properties, thermal and crystallization characteristics, water absorption and ageing resistance studies are also presented.The modification of Polystyrene using synthesized nanosilica IS described in chapter 5. The method of preparation of PS/silica nanocomposites, evaluation of mechanical properties (static and dynamic), thermal properties melt flow characteristics using Haake Rheocord, water absorption and ageing resistance of these nanocomposites are studied.