Brevet FR2738252A1 — publié le 19970307

Définition de l'invention : Les transitions de phase en volume des gels peuvent Btre induites par différents types de déclencheurs, par exemple, température. pH composition du solvant, concentration des ions, lumière1 champ électrique1 etc.... La température est le déclencheur le plus etticace étant donné qu'elle est facile à appliquer sans changer la composition du système. La plupart des gels dont on a trouvé qu'ils sont sensibles à la température, dans l'eau, sont des polymères avec des caractéristiques LCST (lower critical solution temperatures températures intérieures critiques de solution). La propriété de cette classe de gels polymdriques est que les gels ont tendance à gonfler a basse température et à se dégonfler * température plus élevée. Le meilleur exemple est le gel de poly (N-isopropyl) acrylamide qui a une nette transition à environ 33"C dans l'eau pure {voir Hirokawa et Tanaka J.Chem.Phys. LI (1984)6379). Cette dépendance vis-à-vis de la température est due a des interactions hydrophobes entre le polymère et l'eau en tant que solvant. Sur la base de ces différentes applications, il apparaissait désirable d'avoir un gel qui gonfle à température accrue et qui perce son volume à basse température. Cette propriété est appelle UCST (upper critical solution temperature . température critique supérieure de solution). Le premier exerrple de ce type de gel est un gel de polyacrylamide dans un mélange eau/acétone. Les interactions qui provoquent la transition de volume sont des forces de Van der Waa!s entre les polymères dans le réseau. Etant donné que ce système requiert un mélange solvant organique/eau pour le gel, il est inadéquat pour beaucoup d'applications. flans l'eau pure. le premier système de gel qui ait manifesté un comportement UCST est un gel à réseau de polymère interpénétrant. a base de polyacrylamide/acide polyacrylique (IPN). L'interaction qui déclenche la transition de volume est les poly complexes à liaison d'hydrogène, formée entre ces deux polymères. Puisque les gels à réseaux de polymère interpénétrant (IPN) sont relativement compliqués à synthétiser, il y a eu des efforts pour étudier un gel â polymère unique (ou bien un gel à copolymère unique), qui ait le comportement UCST dans l'eau. Description de l'invention: De façon à avoir le comportement désiré à la température choisie, l'interaction par les liaisons hydrogène, est la force attractive appropriée dans 'eau. Un gel à base d'acide méthacrylique (MAAc) et de diméthylacrylamide (DMAAm) avec du méthylène bis acrylamide (BIS) comme agent reticulant, a été synthétisé dans l'eau. Le rapport molaire de MAAc et de DMAAm est de 1;1 étant donné que la liaison hydrogène entre ces deux molécules est formée sur la tasse de un pour un. Ce gel s'est avéré avoir le comportement à la température UCST, désiré à certains pH de le solution. A pH 7,3 et à basse température, le gel se dégonfle avec g = 0.6 (d est le diamètre d'un gel cylindrique, do est le diamètre lorsque le gel est do préparé). A pH 7,3 en augmentant la température, le gel demeure dégonflé. A pH 7,4, le gel gonfle de d . 0,6 a 2,5 à environ 20 C. A pH 7,5 le gel gonfle de d - 0,6 à 2,5 à environ y?Y10 C. Ce gel est le premier exempte d'un réseau polymérique qui n'est pas un réseau interpénétrant polymérique, et qui manifeste cette propriété UCST dans l'eau pure. Par comparaIson avec le système de réseau polymérique interpénétrant (IPN), ce gel peut, d'une manière beaucoup plus nette, être synthétisé. Le fait que la transition de température est une tonction du pH fournit une large gamme de températures pour que la transition ait lieu, en changeant e pH. Ceci peut etre avantageux pour différentes applications. Une méthode préférée pour préparer le gel est la suivante.350 mM de MAAc. 350 mM de DMAAm et 8,6 mM de BIS sont mélanges dans l'eau. Le pH de la solution est ajusté à 10 environ en ajoutant NaOH à In solution. La solution est totalement dégazée sous vide avant que du persulfate d'Ammonium (APS) ne soit ajouté comme initiateur. Un gel clair est obtenu apres que a réaction de polymérisation se soit produite pendant 12 heures à 60' C. Les gels seion l'iivention trouvent de nombreuses apotications dans l'industrie notamment comme matériaux Isolants ou d'étanchéité. REVENDICATIONS 1. Un gel copolymérique qui manifeste une température supérieure de solution crltique (UCST), dans l'eau. 2. Le gel selon la revendicetion 1 qui est formé d'un copolymère d'acide méthacrylique et de diméthylacrylamide. 3. Un gel b transitlon de phase copolymérique qui gonfle dans peau à une première température et qui se dégonfle à une seconde température, caractérisé en ce que la première température est plus élevée que la seconde température.