RESUME
Les copolymères en peigne, composés de méthacrylates à chaîne alkyle et d'acrylates à chaîne perfluorée, sont couramment utilisés comme revêtements hydro- et oléophobes. Nous avons cherché à mieux comprendre le lien existant entre la structure de ces copolymères à diverses échelles et leurs propriétés de mouillabilité et d'adhésion.
Une étude en RMN du 13C nous a permis de corréler le mode de synthèse à la microstructure des macromolécules obtenues. Les polymères synthétisés en solution sont statistiques, alors que ceux obtenus en émulsion présentent un fort caractère bloc. Ces copolymères s'organisent tous en phase lamellaire à l'intérieur de laquelle les chaînes pendantes sont cristallisées, mais la période de la phase lamellaire est fortement corrélée à la microstructure de la chaîne et à la compatibilité des groupes pendants.
Les propriétés de mouillabilité ont été sondées au travers d'expériences de démouillage. Nous avons étudié la reconstruction de surface de ces copolymères, qui, au contact d'un liquide, passent progressivement d'un comportement d'homopolymère hydrogéné à un comportement d'homopolymère hydrogéné. Nous avons également mis en évidence une variation brutale de la mouillabilité de ces systèmes lorsque celui-ci subit une transition de phase en température. La dynamique de démouillage d'un liquide visqueux à la surface d'un revêtement est ralentie par un freinage viscoélastique lorsque les chaînes grasses sont fondues.
Enfin, nous avons sondé les propriétés d'adhésion de ces systèmes, à l'aide d'expériences de tack. Lorsqu'on atteint la température de fusion des chaînes alkyles, le copolymère passe de non-collant à collant en quelques degrés seulement. L'étude approfondie des courbes de force et d'aire de contact en fonction du déplacement de la sonde nous a permis de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu lors des deux étapes d'une expérience de tack : la formation et la rupture du lien adhésif
ABSTRACT
Comb-like copolymers of alkyl methacrylates and perfluorinated acrylates are widely used as hydro- and oleophobic coatings. We tried to get a better undertanding of the relationship between the structure of those copolymers at various scales and their wettability and adhesion properties. 13
We correlate, through a C NMR study, the synthetic pathway and the microstructure of such copolymers. A copolymerization in solution leads to statistical copolymers, whereas an emulsion copolymerization leads to blocky copolymers. Though all the synthesized copolymers exhibit a lamellar structure, in which the side chains are cristallized, the period of this lamellar phase is strongly correlated to the chain microstructure and to the incompatibility of the monomers.
The wettability of such systems was investigated through dewetting experiments. We studied the surface reconstruction of the copolymers, and we showed a strong effect of a structural phase transition on the wettability of the system. The dewetting velocity of a viscous liquid on the coating is slowed down by the deformation of the substrate when the alkyl chains are melt.
Eventually, we investigated the adhesive properties of these systems. Tack probe tests revealed that the polymer becomes tacky when the temperature is increased by only a few degrees at the alkyl side chains melting point. Carefully studying the evolution of the force and contact area with displacement during an experiment helped us to better understand the mechanisms involved in the two steps of a probe tack test: the bonding and the debonding process.