Polymer-Surfactant Mono and Bilayers

Monocouches et bicouches de polymères et de tensioactifs

Abstract
Although there are many studies of association of polymers and surfactants in solution, much less is known about their association at surfaces. In this paper, several examples will be presented : water insoluble polymers spread at the surface of surfactant aqueous solutions, water soluble polymers adsorbed with the surfactant at the surface of the solution. Examples of the first case will be given with PDMS (polydimethylsiloxane) spread onto monolayers of surfactants of different chain lengths. The penetration of the polymer into the surfactant layer has been studied with different techniques (surface tension, ellipsometry, neutron reflectivity). Examples of the second case will be given with two different polyelectrolytes (polystyrene sulfonate PSS and polyacrylamide sulfonate PAMPS) and various surfactants (ionic and nonionic). Surface tension measurements of the dilute solutions with a nonionic surfactant (C10E5) show that there is a strong interaction with PSS and no interaction with PAMPS. This is probably due to the larger hydrophobicity of the polymer backbone. X-Ray scattering and electron microscopy experiments on lamellar phases with PSS show that the polymer chains are embedded into the surfactant bilayers. The interaction of PSS and PAMPS with a cationic surfactant (DTAB, opposite charge) has also been studied by surface tension and ellipsometry. An extended polymer-surfactant surface complex is formed at the surface of the solutions.

Résumé
Malgré de nombreux travaux sur les associations entre polymères et tensioactifs en solution, les associations localisées sur des surfaces ont été beaucoup moins étudiées. Dans cette présentation différents exemples seront présentés : des polymères non solubles dans l'eau étalés à la surface de solutions aqueuses de tensioactifs, des polymères hydrosolubles adsorbés avec des molécules de tensioactifs à la surface de la solution. La première situation sera illustrée par du PDMS (polydiméthylsiloxane) étalé sur des monocouches de tensioactifs de différentes longueurs de chaînes. La pénétration des chaînes de polymères dans la couche de tensioactifs a été étudiée à l'aide de différentes techniques (tension superficielle, ellipsométrie, réflectivité de neutrons). Des exemples de la deuxième situation seront donnés à l'aide de deux polyélectrolytes (polystyrène sulfonate PSS and polyacrylamide sulfonate PAMPS) et différents tensioactifs (ioniques et non-ioniques). Les mesures de tension superficielles de solutions diluées de tensioactif non ionique (C10E5) montrent qu'il existe une forte interaction avec le PSS et pas d'interaction avec le PAMPS. Cet effet est probablement dû au caractère hydrophobe plus important du squelette de la chaîne de PSS. Des expériences de diffraction des rayons X et de microscopie électronique sur des phases lamellaires en présence de PSS montrent que les chaînes de polymères sont imbriquées à l'intérieur de la bicouche de tensioactifs. Les interactions entre PSS et PAMPS avec des tensioactifs cationiques (DTAB) de charges opposées ont aussi été étudiées par tension superficielle, ellipsométrie et appareil de force de film mince. Un complexe de surface étendu polymère/tensioactif se forme et un phénomène de stratification est observé dans les films minces formés à partir des solutions.