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Organization of surfactant micelles adsorbed on a polymer molecule in water : a neutron scattering study
No full textComplex particles are formed in water by the spontaneous association of poly(ethylene oxide) macromolecules (PEO) with the small amphiphilic molecules of sodium dodecylsulfate (SDS). As a result, the phase diagram of dilute PEO + SDS solutions shows 2 singularities : a critical SDS concentration for the formation of the aggregates, and a stoichiometry. Small angle neutron scattering experiments on the stoichiometric aggregates are reported; the contrast variation method is used to determine separately the configuration of the polymer and that of the amphiphile in a PEO + SDS aggregate. The following structure is obtained : (i) each aggregate contains a single PEO macromolecule whose radius of gyration is comparable to that of a « free » PEO coil; (ii) the SDS molecules of the aggregate are clustered in subunits which are small spheres, 20 A in radius, similar to the micelles formed by pure SDS solutions at low ionic strengths; (iii) these subunits are adsorbed on the PEO strands; a distance between neighbouring subunits within the aggregate has been measured. Moreover, the contrast variation experiment shows that all the aggregates present in stoichiometric PEO + SDS solutions share the same composition.Des particules complexes se forment dans l'eau par l'association spontanée de macromolécules de polyoxyethylène (PEO) avec les petites molécules amphiphiles de dodecylsulfate de sodium (SDS). A cause de cette association le diagramme de phases des solutions diluées PEO + SDS montre 2 singularités : une concentration critique en SDS pour la formation des agrégats et une stoechiométrie. Nous présentons des expériences de diffusion de neutrons aux petits angles sur ces agrégats stoechiométriques ; nous utilisons la méthode de variation de contraste pour déterminer séparément la configuration du polymère et celle de l'amphiphile dans un agrégat PEO + SDS. Nous obtenons la structure suivante : (i) chaque agrégat contient une macromolécule de PEO, qui occupe un volume comparable à celui d'une pelote de PEO « libre » ; (ii) les molécules de SDS d'un agrégat sont associées en sous-unités, petites sphères de rayon R = 20 A, semblables aux micelles formées par les solutions de SDS pur à faible force ionique; (iii) ces sous-unités sont adsorbées sur les brins de la macromolécule (PEO); la distance entre sous-unités voisines dans un agrégat est contrôlée par l'équilibre entre leurs répulsions électrostatiques et l'énergie libre de la macromolécule (entropie de configuration + attraction pour les surfaces). Enfin les expériences de variation de contraste montrent que tous les agrégats présents dans les solutions stoechiométriques PEO + SDS ont la même composition
Decoration of semidilute polymer solutions with surfactant micelles
No full textAqueous polymer solutions can be decorated with surfactant micelles which bind to the polymer strands. The elementary process wraps a section of a macromolecule around a micelle ; if the macromolecule is long enough, it clothes many micelles and connects them by free strands. Here we consider semidilute polymer solutions, where macromolecules of poly (ethylene oxide) form an irregular web throughout the sample. Sodium dodecyl sulfate micelles are added to the solution ; because of their electrostatic repulsions they tend to form a 3-dimensional array which is coupled to the web through the binding. The structures of such decorated webs are studied through small angle neutron scattering ; depending on the composition of the solution, 3 patterns of correlations are found : adaptation of the web to the original intermicellar spacings, disruption of the intermicellar spacings by the web, spillover of excess micelles by saturated necklaces.Les solutions aqueuses de polymères hydrosolubles peuvent être décorées par des micelles de tensioactifs qui adsorbent des brins de polymères. Le processus élémentaire enroule une section d'une macromolecule autour d'une micelle ; si la macromolécule est assez longue elle habille consécutivement plusieurs micelles qu'elle relie par des brins libres. Ici nous considérons des solutions semi-diluées de polymères, où des macromolécules de polyoxyéthylène forment un tissu irrégulier à travers toute la solution. On ajoute des micelles de dodécysulfate de sodium à cette solution ; par leurs répulsions électrostatiques ces micelles tendent à former un arrangement régulier qui est couplé par les forces d'adsorption au tissu polymérique. Nous présentons une étude des structures de ces solutions par diffusion aux petits angles de neutrons. Suivant la composition de la solution, nous trouvons 3 types de corrélations spatiales : soit le tissu polymérique s'adapte à l'organisation originelle des micelles et suit leurs espacements ; soit au contraire il désorganise l'arrangement des micelles et impose des corrélations semblables à celles des polyélectrolytes linéaires ; soit enfin il recueille une fraction seulement des micelles et rejette autour de lui les micelles en excès
On the conformation and the structure of polymacromonomers
No full textUsing poly(-norbornenyl polystyrene) as a model we studied the conformation and the structure of branched polymer chains each of whose backbone constitutive units bear a branch. The parameters taken into account are: the polymerisation degree of the backbone, the molar mass of the branches and the solution concentration. The effect of the global conformation of these polymacromonomers, either spherically or cylindrically (vermiform) symmetric, is considered. The compactness of the polymer constitutive unit distribution, the branches and the backbone conformations are considered as functions of the first two parameters above. Significant results are obtained on all of these three points
Aggregation of monocarboxylic polymer chains by neutralization. Neutron and X ray scattering
No full textThe aggregates obtained by the neutralization of a carboxylic single-ended polymer chain in organic solvent are studied. Neutron and X-ray small angle scattering are used for the characterisation of the aggregates and for the study of their structure as a function of concentration.On étudie les agrégats formés au cours de la neutralisation, en solvant organique, d'une chaine de polymère ayant un acide carboxylique terminal. La diffusion des neutrons et la diffusion des rayons X aux petits angles sont utilisées pour la caractérisation d'une part des agrégats, d'autre part de leur structure en fonction de la concentration
Spatial patterns formed by growing TEOS polymers
No full textSilicon tetraethoxyde (TEOS) monomers are dissolved in a water/ethanol mixture. Through hydrolysis and condensation they aggregate to form branched siloxane polymers ; in a few hours these polymers build a gel throughout the solution. The patterns formed by the growing polymers are studied through small angle neutron scattering. In the reaction bath, these patterns result from repulsive interactions, whose range ξ is controlled by the smaller polymers of the bath. In diluted solutions, the patterns give the size R z of the largest polymers, which limits the connectivity of the reaction bath. As the polymers recombine, the connectivity length diverges, whereas the interaction length remains microscopic and keeps growing regardless of the gel point. This growth leaves the network with a set of selfsimilar heterogeneities similar to those found in many other gels.On dissout des molécules de tétraéthyl orthosilicate (TEOS) dans un mélange eau/éthanol. Ces monomères sont hydrolysés, puis condensés par des ponts siloxane ; on obtient des polymères branchés qui construisent un gel à travers toute la solution. On étudie les figures spatiales formées par les polymères en cours de croissance au moyen de la diffusion de neutrons aux petits angles. Dans le bain de réaction ces figures résultent d'interactions répulsives dont la portée ξ est contrôlée par les plus petits polymères du bain. En solution diluée, les figures de diffusion donnent la taille Rz des plus grands polymères, qui limite la connectivité du bain de réaction. La recombinaison des polymères entre eux fait diverger Rz, alors que ξ reste microscopique et continue de croitre sans se soucier du point de gel. Ce grossissement finit par produire un réseau affligé d'hétérogénéités autosimilaires, semblables à celles qu'on trouve dans bien d'autres gels
High resolution neutron scattering on ionic surfactant micelles : sds in water
No full textAn improvement over previous determinations of the structure of sodium dodecyl sulfate micelles has been obtained from small angle neutron scattering. The experiment measures the average distribution of distances between all nuclei within a micelle, and also those between deuterium labels attached at positions ω or γ on the SDS chains. At low resolution (15 Å), only the average structure of the micelle is observed : this is a dense sphere containing N = 74 SDS molecules; the hydrocarbon core has a radius of 18.4 Å and contains less than one water molecule per SDS molecule. At high resolution (5 Å), fluctuations away from the average structure are observed. If the internal structure of the core is not resolved, one sees mainly the dispersion in the aggregation numbers (σ N/N = 0.33) or radii (σR/R = 0.1) of the micelle. When the distributions of distances between deuterium labels are observed, shape fluctuations show up through distortions of the internal structure : indeed the chain ends (ω) are not concentrated near a « centre » of the micelle, and the γ methylene groups do not remain in a spherical shell.On améliore la résolution obtenue en diffusion des neutrons aux petits angles pour déterminer la structure des micelles de dodécylsulfate de sodium dans l'eau. L'expérience mesure la distribution moyenne des distances entre tous les noyaux d'une micelle, ainsi que les distributions de distances entre des groupes deutérés attachés aux positions ω et γ des chaînes de SDS. A basse résolution (15 Å) on n'observe que la structure moyenne de la micelle : il s'agit d'une sphère contenant N = 74 molécules de SDS; son coeur hydrocarboné a un rayon de 18,4 Å ; il contient très peu d'eau, en tout cas moins qu'une molécule d'eau par molécule de SDS. A haute résolution (5 A) on voit surtout les fluctuations spontanées qui écartent la micelle de cette structure moyenne. Ces fluctuations produisent une dispersion des nombres d'agrégation (σ2/N2 = 0,1) et des déviations par rapport à la forme sphérique. La structure interne du coeur, mesurée par les distances entre groupes deutérés, est également distordue par chacune de ces fluctuations : les queues de chaînes (ω) ne sont pas concentrées près d'un « centre », et les méthylènes en position γ ne restent pas dans une coquille sphérique
