OFFRE DE STAGE

Lieu du stage : Laboratoire de Catalyse, Polymérisation, Procédés et Matériaux CP2M, CPE-Lyon. https://www.cp2m.org/ et Ingénierie des Matériaux Polymères (IMP, Bât. ISTIL). http://www.imp-umr5223.fr

Durée : 4-6 mois à partir de Février/Mars 2024

Rémunération : Gratification

Contexte

La polymérisation en émulsion est un procédé de choix couramment utilisé dans l’industrie pour produire des résines aqueuses, appelées latex, avec des applications dans le domaine des peintures, des colles ou des adhésifs. Ce procédé de polymérisation radicalaire en milieu hétérogène nécessite l’utilisation de tensioactifs pour assurer la stabilité colloïdale des particules formées au cours de la synthèse. Toutefois, ces derniers peuvent migrer au sein du film sec et détériorer les propriétés finales du matériau (prise en eau, blanchiment, mauvaise adhésion au substrat, etc). Il a été montré récemment que des particules (organiques ou inorganiques) pouvaient être avantageusement utilisées en lieu et place de tensioactifs moléculaires. Ce type de stabilisation bien connu dans le cas des émulsions (dites émulsions de Pickering) a été jusqu’ici beaucoup moins étudié en ce qui concerne la synthèse de particules de latex.

Les nanocristaux de cellulose, de par leurs propriétés uniques, notamment de résistance mécanique, font l’objet d’une attention grandissante depuis une dizaine d’années, en particulier comme renforts de matériaux nanocomposites. Des études récentes ont également montré que ces nano-objets pouvaient stabiliser des émulsions de Pickering et des particules de latex.[1] Nous proposons dans le cadre de ce stage de M2/PFE de mettre au point un procédé de synthèse de particules de latex sans tensioactif stabilisées par des nanocristaux de cellulose, puis d’étudier les propriétés des films issus de ces suspensions.

Missions

Les nanocristaux de cellulose (NCCs) seront fonctionnalisés pour permettre leur adsorption à la surface des particules de latex. On s’attachera à contrôler leur degré de substitution tout en veillant à maintenir une bonne stabilité colloïdale. Les NCCs chimiquement modifiés seront ensuite engagés dans des réactions de polymérisation en émulsion en l’absence de tensioactif. Une étude cinétique sera effectuée afin de suivre la formation des particules et d'étudier le mécanisme de nucléation. On s’intéressera tout particulièrement à l’influence des paramètres de synthèse tels que la nature du monomère, le type de modification chimique, le degré de substitution et la concentration en NCCs sur la stabilité colloïdale, la taille (DDL) et la morphologie (MET) des particules formées ainsi que sur les propriétés mécaniques des films issus de ces latex nanostructurés.

Le Laboratoire CP2M de CPE-Lyon (UMR 5128) est un laboratoire dédié au développement de procédés chimiques pour l’élaboration de matériaux organiques, inorganiques et composites. Le laboratoire IMP (UMR 5223) est une unité mixte de recherche spécialisée dans l’élaboration de matériaux polymères avec une expertise reconnue dans le domaine de la cellulose. Le/la stagiaire aura des expérimentations à réaliser à la fois aux laboratoires CP2M et IMP à Lyon, et acquerra des compétences en fonctionnalisation chimique de surface (ATG, FTIR, RMN), en synthèse radicalaire en milieu homogène et dispersé (radicalaire conventionnelle et contrôlée), et en caractérisations physicochimiques de nanoparticules (DDL, MET).

Contacts

Elodie Bourgeat-Lami (elodie.bourgeat-lami@univ-lyon1.fr); Matthieu Fumagalli (matthieu.fumagalli@univ-lyon1.fr)

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[1] Limousin, E., N. Ballard, and J.M. Asua, Synthesis of cellulose nanocrystal armored latex particles for mechanically strong nanocomposite films. Polym. Chem., 2019. 10: 1823-1831.