– A gauche, schématisation du mélange acide poly(méthacrylique) dont la conformation change en fonction du pH avec des particule de silice dont la surface peut être modulée. A droite, intensité diffusée par 3 mélanges PMAA/silice non fonctionnalisée à 3 différents pH –
L’adsorption de polymères, et plus particulièrement de polyélectrolytes à la surface de nanoparticules permet de moduler la stabilité colloïdale et la dispersion des particules en modifiant les interactions de surface. Ces processus revêtent une grande importance dans de nombreux procédés industriels allant de la fabrication du papier, aux traitements des eaux usées en passant par le biomédical.
Dans le cadre de ce travail nous avons étudié les interactions entre un polyacide, l’acide poly(méthacrylique) (PMAA) et des nanoparticules dont la surface avait ou non été fonctionnalisée avec des amines. Ce système nous a permis de moduler à la fois la charge du polymère, de neutre à pH 3 à chargé négativement à pH 9, et la charge de surface de la silice dont le potentiel Zeta pouvait être positif en présence d’amine ou négatif lorsque celle-ci n’était pas fonctionnalisée. La modification du pH module bien évidement non seulement la charge du polymère mais également sa conformation puisque le PMAA passe d’une conformation de chaîne assez compact à une chaine très étendue de pH3 à pH9.
Les isothermes d’adsorption ont mis en évidence de plus fortes adsorptions à pH = 3, lorsque la chaîne de PMAA adopte une conformation compacte et que le PMAA est neutre. Dans ce cas, plus la surface de la silice est hydrophobe, plus l’adsorption est élevée. A des valeurs de pH plus élevées, lorsque la chaîne et la silice sont chargées, les interactions électrostatiques sont la principale force motrice des interactions PMAA/nanoparticules.
Nous avons cherché à corréler ces différences d’adsorption aux différences de dispersion en solution aqueuse dans le cas où la surface est saturée de polymère. Nous avons ainsi pu monter grâce à des expériences de diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS) que plus les interactions polymère/surface sont fortes, plus les agrégats de silice sont compacts.
Adsorption of poly(methacrylic acid) onto differently charged silica nanoparticles and its consequences on particles clustering C. Robin, C. Lorthioir, A. Ermana, J. Perez, A. Fall, G. Ovarlez, C. Amiel, C. Le Cœur Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, vol.638, 128287, 2022 https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2022.128287