The hydrodynamic thickness of adsorbed polymer layers measured by dynamic light scattering : effects of polymer concentration and segmental binding strength

Abstract
Poly(ethylene oxide) (PEO) adsorbed on small silica (ludox) particles was studied by means of dynamic light scattering, as a function of segmental binding strength (pH). The results show that the hydrodynamic layer thickness δ h is constant or increases slightly with pH up to pH ~ 10.5 and then drops sharply to zero. The adsorbed amount drops much more gradually between pH 8 and 11. All data agree with most earlier measurements on different substrates, and agree with the theoretical result that the segmental adsorption energy has no effect on δh until very close to full desorption. The very different results obtained earlier for adsorption on PS latex are therefore explained as due to the heterogeneous structure of the latex surface. Finally, since the silica particles are small, special effects are expected for sufficiently high molecular weights. Some of our results are indicative of such small particle effects.

Résumé
On étudie par diffusion dynamique de la lumière des couches de polyoxyéthylène (PEO) adsorbées sur de petites particules de silice (ludox) dans l'eau. On fait varier le pH de l'eau pour changer la force d'absorption des segments du polymère. Les résultats montrent que l'épaisseur hydrodynamique δ h de la couche adsorbée reste constante ou croît légèrement avec le pH jusqu'à pH ~ 10,5, puis tombe brutalement à zéro. La quantité adsorbée chute plus progressivement entre pH 8 et 11. L'ensemble des données est en accord avec la plupart des mesures antérieures sur différents substrats et aussi avec le résultat théorique d'après lequel l'énergie d'adsorption des segments n'a pas d'effet sur δh jusqu'à ce qu'on soit très proche d'une désorption complète. Les résultats fort différents obtenus précédemment pour l'adsorption sur le latex de polystyrène sont expliqués par la nature hétérogène de la surface du latex. Enfin, parce que les particules de silice sont petites, on prévoit des effets spéciaux à partir de masses moléculaires suffisamment élevées ; certains de nos résultats peuvent indiquer de tels effets.