Academic literature on the topic 'Pickering emulsion polymerisation'

Les travaux de cette thèse portent sur la formation et la polymérisation d'émulsions de Pickering stabilisées par des nanocristaux de cellulose (NCC). Tout d’abord, les NCC sont fonctionnalisés en surface de façon à modifier d'une part, leur balance hydrophile/hydrophobe et d'autre part, apporter des fonctions promoteurs de la polymérisation par ATRP de la phase interne ou externe. A l'aide de ces NCC, des émulsions directes, inverses et doubles de styrène et de monomères acryliques ont été stabilisées puis polymérisées. L'impact, de la fonctionnalisation des NCC, de la nature du monomère et de l’amorceur, de la présence ou pas de sel sur, la taille, la stabilité, la couverture des gouttes et la morphologie des objets obtenus, a été étudiée. Les latex issus de la polymérisation radicalaire d’émulsions directes de Pickering ont permis la préparation de composites aux propriétés mécaniques améliorées par rapport à celles de la matrice sans charge. Les émulsions stabilisées par des NCC réactifs ont conduit à la synthèse de capsules ou de billes pleines en fonctions de la nature du monomère polymérisé. Des matériaux poreux ont été obtenus par polymérisation des émulsions inverses de Pickering. Enfin, la polymérisation des émulsions doubles a permis l’obtention d’objets à morphologie tout à fait inédite avec l’encapsulation de capsules de polystyrène dans des capsules plus volumineuses de ce même polymère<br>Pickering emulsions are based on amphiphilic particle stabilizers, which adsorb irreversibly at the liquid-liquid interface and form a rigid structure around the droplets. Amongst these particles, biosourced and biorenewable cellulose nanocrystals (CNCs) have demonstrated good performances as Pickering stabilizers for oil in water emulsions. In this thesis, a wide range of emulsions of monomers were stabilized by amphiphilic modified CNCs. These Pickering emulsions subsequently serve as vessel to perform radical polymerization. In a first step, the CNCs are modified to tailor the hydrophobic/hydrophilic balance and are used to efficiently stabilize direct (O/W), inverted (W/O) or double W/O/W Pickering emulsions of monomers. The different emulsions obtained were subsequently polymerized, by thermal radical polymerization or by SI-ATRP. The polymerization of the direct emulsions allowed producing either capsules or filled beads, depending on the monomer used, which we assigned to differences in monomer reactivity. Hence, the method offers the opportunity to tune the morphology of the polymerized spheres (empty or filled), by simply controlling the monomer conversion. The polymerization of the inverted emulsion on the other end, led to the formation of a porous material. The polymerization of the double W/O/W emulsions was also envisaged, leading original morphology such as small empty beads encapsulated into larger capsules

Thermally expandable microspheres are spherical particles around 5-­‐40 µm in size, consisting of a polymeric shell in which a blowing agent has been encapsulated. The microspheres are expanded upon heating, resulting in a particularly low density. Microspheres are therefore suitable to use as light weight filler or as foaming agent. AkzoNobel is world leading in the production of expandable microspheres, which are commercialised under the name Expancel. Sustainability is a great focus at AkzoNobel and two issues that AkzoNobel works with today is to develop products free from chlorine and Me1. The aim with this thesis has been to investigate whether it is possible to produce microspheres free from these chemicals and to see if they can be a more sustainable alternative to one of the existing Expancel grades. In this study, the microspheres have been produced through free radical suspension polymerisation and analysed by measuring mainly the particle size and expansion properties. The polymeric shell was composed of the monomers acrylonitrile, methacrylonitrile, and methyl acrylate. The main focus has been to evaluate the silica-­‐based stabilisation system, which stabilise the monomer droplets during the suspension polymerisation. The stabilisation is possible due to the formation of silica flocs that is adsorbed on the surface of the droplets. It has been investigating how different parameters, e.g. amount of stabiliser or mixing procedure, affects the formation of silica flocs and the stabilisation of monomer droplets. For the silica-­‐based system, it was found that the mixing order, stirring rate, and amount of stabilisers affect the formation of flocs. It was also seen that the amount of stabiliser affect the stabilisation of droplets, and that some stabilisers is more significant than others. Microspheres without chlorine and Me1 have successfully been produced in laboratory scale (50 mL and 1 L). The expansion and size of the microspheres produced in this study was relatively similar to one of the existing Expancel grades. However, the reproducibility of polymerisations in 1 litre reactors has been poor.<br>Termiskt expanderbara mikrosfärer är sfäriska partiklar, ca 5-­‐40 µm i diameter, som består av ett polymerskal som innesluter en drivgas. Mikrosfärerna expanderar när de utsätts för värme och erhåller då en mycket låg densitet. De är därför lämpliga att använda som fyllmedel då låg vikt är önskvärt eller som skummedel. AkzoNobel är världsledande inom produktion av expanderbara mikrosfärer, som marknadsförs under namnet Expancel. Hållbar utveckling är en viktig fråga för AkzoNobel och två problem som de står inför idag är att utveckla produkter fria från klor och Me1. Målet med detta examensarbete har varit att undersöka om det är möjligt att framställa mikrosfärer fria från dessa kemikalier och om de framtagna mikrosfärerna skulle kunna vare ett hållbarare alternativ till en av de befintliga Expancel-­‐ produkterna. I den här studien har mikrosfärerna framställts genom suspensionspolymerisation som initierats av fria radikaler och de har analyserats främst genom att mäta partikelstorlek och expansionsegenskaper. Polymerskalet bestod av monomererna akrylnitril, metakrylnitril och metylakrylat. I det här arbetet har det viktigaste varit att utvärdera det silikabaserade stabiliseringssystemet som stabiliserar monomerdropparna vid polymerisationen. Stabiliseringen är möjlig eftersom silika bildar flockar som adsorberar på ytan av monomerdropparna. Olika parametrar, exempelvis mängd stabiliseringsmedel och satsningsförfarande, har därför varierats för att undersöka vilken effekt det får på flockningen av silika och stabiliseringen av monomerdroppar. Satsningsordning och omrörningshastiget för stabiliseringssystemet samt mängd stabiliseringsmedel är några av de faktorer som påverkar bildningen av flockar. Det konstaterades även att mängd stabiliseringsmedel påverkar stabiliseringen utav monomerdropparna. Fulländade mikrosfärer utan klor och Me1 har framställts i laboratorieskala (50 mL och 1 L) och partikelstorleken samt expansionsegenskaper är jämförbara med en av Expancels nuvarande produkter. Dock har reproducerbarheten i 1 litersskala varit otillfredsställande.