Chemical modification of PDMS surface without impacting the viscoelasticity: Model systems for a better understanding of elastomer/elastomer adhesion and friction

The influence of both viscoelastic and interfacial parameters on the surface properties of elastomers is difficult to study. Here, we describe a simple route to achieve surface modification of PDMS without impacting the viscoelastic properties of the bulk. PEG modified PDMS surfaces were synthesized by two step surface modification based on hydrosilylation. The covalent grafting of PEG on the surface has been evidenced by AFM and ATR-FTIR, and its effect on the hydrophilicity characterized by static and dynamic contact angle. The static water contact angle of the PEG-modified PDMS decreases from 110° (for unmodified PDMS) to 65°. Dynamic contact angles also show a significant decrease in both advancing and receding contact angles, along with a significant increase in the contact angle hysteresis, which can be related to an increase in the surface energy as estimated by JKR measurements. The viscoelastic properties of modified PDMS are found to be quantitatively comparable to those of the unmodified PDMS. This simple method is an efficient way to prepare model materials which can be used to get a better understanding of the exact contribution of the surface chemistry on surface properties of elastomers

Self-organized thin films based on PS-PLA block copolymers

Les films minces de copolymères à bloc PS-b-PLA peuvent servir de gabarits pour la fabrication de nano-objets sur une surface. Ce copolymère à bloc doit dans ce cas être organisé sous forme de cylindres de PLA orientés perpendiculairement et arrangés en hexagone dans une matrice de PS sur plusieurs micromètres. Le PLA extrait par hydrolyse conduit alors à un film mince poreux. Dans cette perspective, des films minces ont été préparés par spin-coating d’une solution d’un PS-PLA, de fraction volumique en PLA 0,35. Les analyses en AFM, MEB montrent que les films ainsi préparés présente un état métastable avec une structure nanoséparée avec des cylindres de PLA orientés perpendiculairement et arrangés en hexagone très localement. Il est nécessaire de réorganiser les films pour obtenir une organisation à longue distance. Les recuits thermiques sous vide s’avèrent peu efficace. L’exposition des films à des vapeurs de solvant (THF, acétone et chlorobenzène) entraîne la réorganisation des films. La nature du solvant, le temps d’exposition conditionnent la morphologie observée. Une étude détaillée de ces paramètres permet d’obtenir une organisation optimale pour les applications visées. Une irradiation UV permet d’immobiliser le film sur la surface rendant possible l’extraction du PLA par hydrolyse. Des films de PS à nanoporosité organisés sur plusieurs micromètres peuvent donc être produits. En parallèle, une stratégie de synthèse originale de copolymères diblocs PS-PLA fondée sur la combinaison d’ATRP et du ROP en utilisant le tribromoéthanol comme amorceur commercial a été essayé. Après purification des copolymères synthétisés sur une colonne de silice afin d’éliminer les homopolymères PLA, les différentes morphologies obtenues après dépôt par spin-coating ont été étudiées et des expositions à des vapeurs de solvants ont été réalisées afin d’améliorer l’ordre à grande échelle des films préparés.Block copolymers thin films (PS-PLA) can be used as templates to fabricate nano-objects on a surface. This block copolymer must be organized in the form of cylinders of PLA oriented perpendicularly and arranged in a hexagonal array in PS matrix over several micrometers. PLA extracted by hydrolysis leads to a porous thin film. In this perspective, thin films were prepared by spin-coating from a solution of PS-PLA, the PLA volume fraction was 0,35. Analysis by AFM, SEM showed that the films prepared after spin-coating has a metastable state with a nanoseparated structure with PLA cylinders oriented perpendicularly and arranged in hexagon very locally. It is necessary to reorganize the films to obtain a long range order. The thermal annealing have been shown to be ineffective. The exposition of films to solvent vapours (THF, acetone and chlorobenzene) improves the reorganization of block copolymers thin films. The solvent nature and exposure time determine the film morphology. With a detailed experimental study of these parameters we determine the experimental conditions to obtain thin films with cylinders of PLA oriented perpendicularly and arranged in hexagonal array over several micrometers (exposure to THF for 4H). UV irradiation immobilizes the film on the surface and therefore the extraction of PLA is possible by hydrolysis. Nanoporous polystyrene thin film organized over several micrometers can be produced. In parallel, original synthesis of PS-PLA based on the combination of ATRP and ROP using commercial dualinitiator tribromoethanol has been tried. After purification of copolymers synthesized on a silica column to remove the PLA homopolymer, the morphologies obtained after spin-coating have been studied and exposition to solvent vapours were performed to improve the film order-scale

Films minces auto-organisés à base de copolymères à blocs de type PS-PLA

Les films minces de copolymères à bloc PS-b-PLA peuvent servir de gabarits pour la fabrication de nano-objets sur une surface. Ce copolymère à bloc doit dans ce cas être organisé sous forme de cylindres de PLA orientés perpendiculairement et arrangés en hexagone dans une matrice de PS sur plusieurs micromètres. Le PLA extrait par hydrolyse conduit alors à un film mince poreux. Dans cette perspective, des films minces ont été préparés par spin-coating d une solution d un PS-PLA, de fraction volumique en PLA 0,35. Les analyses en AFM, MEB montrent que les films ainsi préparés présente un état métastable avec une structure nanoséparée avec des cylindres de PLA orientés perpendiculairement et arrangés en hexagone très localement. Il est nécessaire de réorganiser les films pour obtenir une organisation à longue distance. Les recuits thermiques sous vide s avèrent peu efficace. L exposition des films à des vapeurs de solvant (THF, acétone et chlorobenzène) entraîne la réorganisation des films. La nature du solvant, le temps d exposition conditionnent la morphologie observée. Une étude détaillée de ces paramètres permet d obtenir une organisation optimale pour les applications visées. Une irradiation UV permet d immobiliser le film sur la surface rendant possible l extraction du PLA par hydrolyse. Des films de PS à nanoporosité organisés sur plusieurs micromètres peuvent donc être produits. En parallèle, une stratégie de synthèse originale de copolymères diblocs PS-PLA fondée sur la combinaison d ATRP et du ROP en utilisant le tribromoéthanol comme amorceur commercial a été essayé. Après purification des copolymères synthétisés sur une colonne de silice afin d éliminer les homopolymères PLA, les différentes morphologies obtenues après dépôt par spin-coating ont été étudiées et des expositions à des vapeurs de solvants ont été réalisées afin d améliorer l ordre à grande échelle des films préparés.Block copolymers thin films (PS-PLA) can be used as templates to fabricate nano-objects on a surface. This block copolymer must be organized in the form of cylinders of PLA oriented perpendicularly and arranged in a hexagonal array in PS matrix over several micrometers. PLA extracted by hydrolysis leads to a porous thin film. In this perspective, thin films were prepared by spin-coating from a solution of PS-PLA, the PLA volume fraction was 0,35. Analysis by AFM, SEM showed that the films prepared after spin-coating has a metastable state with a nanoseparated structure with PLA cylinders oriented perpendicularly and arranged in hexagon very locally. It is necessary to reorganize the films to obtain a long range order. The thermal annealing have been shown to be ineffective. The exposition of films to solvent vapours (THF, acetone and chlorobenzene) improves the reorganization of block copolymers thin films. The solvent nature and exposure time determine the film morphology. With a detailed experimental study of these parameters we determine the experimental conditions to obtain thin films with cylinders of PLA oriented perpendicularly and arranged in hexagonal array over several micrometers (exposure to THF for 4H). UV irradiation immobilizes the film on the surface and therefore the extraction of PLA is possible by hydrolysis. Nanoporous polystyrene thin film organized over several micrometers can be produced. In parallel, original synthesis of PS-PLA based on the combination of ATRP and ROP using commercial dualinitiator tribromoethanol has been tried. After purification of copolymers synthesized on a silica column to remove the PLA homopolymer, the morphologies obtained after spin-coating have been studied and exposition to solvent vapours were performed to improve the film order-scale.ORLEANS-SCD-Bib. electronique (452349901) / SudocSudocFranceF

Perpendicular orientation of cylindrical domains upon solvent annealing thin films of polystyrene-b-polylactide

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Synthesis and characterization of polystyrene-block-polylactide by combination of ATRP and ROP using tribromoethanol as initiator: Precursors to ordered nanoporous materials

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Synthèse et caractérisation de copolymères à blocs polystyrène-b-polylactide par combinaison d'ATRP et de ROP à partir de tribromoéthanol : précurseurs de matériaux nanoporeux organisé

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Structural Control of Bisurea-Based Supramolecular Polymers: Influence of an Ester Moiety

A few examples of monomers are known that self-assemble into various high molar mass structures in solution. Controlling the morphology of the resulting supramolecular polymers is a highly desirable goal for many applications. Herein, we compare the self-assembling properties of newly prepared ester bisurea monomers with those of previously investigated alkyl bisurea monomers. The ester functionality decreases the hydrogen bonding strength of the bisurea monomers but does not prevent the formation of long assemblies in nonpolar solvents: gels are formed at millimolar concentration. Surprisingly, ester bisureas self-assemble at room temperature into rod-like urea-bonded supramolecular polymers that are different from the ones formed by alkyl bisureas. The rods formed by ester bisurea supramolecular polymers are compact (instead of tubular in the case of alkyl bisureas) and display two monomers in the cross-section (instead of three in the case of alkyl bisureas). The stability of the structures formed by ester bisureas can be easily tuned by changing the nature of the substituent in the α-position of the urea functions and/or the nature of the alkyl side chains