Mousses biliquides

• Auteur / Autrice : ODILE SONNEVILLE
• Direction : Bernard Cabane
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Les emulsions concentrees forment des structures analogues aux mousses, appelees mousses biliquides. Dans le cas d'emulsions d'huile dans l'eau, elles sont constituees de cellules polyedrales d'huile separees par des films aqueux de tensioactif. La stabilite limitee de ces systemes est un obstacle majeur dans les applications qui les utilisent. Dans ce travail, nous avons cherche a comprendre et a maitriser les mecanismes par lesquels les mousses biliquides se destabilisent. Dans un premier temps, nous avons caracterise l'etat des films dans des mousses biliquides soumises a differentes pressions, en determinant leur hydratation, la densite de tensioactif aux interfaces, leur epaisseur. Les mousses biliquides ont ete fabriquees a partir d'emulsions d'hexadecane dans l'eau de diametre inferieur au micron, saturees en tensioactif et comprimees par centrifugation. Nous avons mesure la resistance a la deshydratation des films, et nous l'avons representee par des courbes pression-epaisseur de film ou bien pression-hydratation des films. Le rapprochement des interfaces peut aussi s'accompagner d'une densification du tensioactif aux interfaces (cas du sds). L'etat metastable le plus deshydrate obtenu est le film noir de newton qui se resume a une bicouche de tensioactif ne contenant plus que l'eau d'hydratation des tetes polaires. La destabilisation des mousses biliquides passe par deux processus : le murissement d'ostwald (transfert d'huile des petites cellules vers les grosses) et la coalescence (rupture des films). Jusqu'a des fractions volumiques en huile relativement elevees, le premier mecanisme reste negligeable si on choisit des huiles tres insolubles dans l'eau, et si on ne travaille pas avec des emulsions trop fines et des tensioactifs non ioniques ethoxyles de petit poids moleculaire. Le deuxieme mecanisme conduit a une destabilisation catastrophique des mousses biliquides de diametre superieur au micron ou bien pauvres en tensioactif. Pour ces emulsions, cette destabilisation survient souvent de maniere precoce dans l'etat de films epais, a cause de fluctuations d'epaisseur et de densite de tensioactif aux interfaces. Par contre, les emulsions submicroniques et satures en tensioactif peuvent former des films tres minces dont la rupture est controlee par la nucleation et croissance de defauts (lacunes, inversion de courbure). Les barrieres qui s'opposent a ce processus dependent des parametres interfaciaux des films : les parametres de cohesion (mesure du desordre dans les monocouches) et les parametres de courbure. Des tensioactifs a tete polaire tres hydrophile et peu volumineuse, et a partie apolaire suffisamment longue, resteront bien ancres a l'interface et a courbure vers l'huile, garantissant ainsi une bonne metastabilite des films a la deshydratation. Ces resultats peuvent servir a la fabrication d'emulsions seches. Pour des films tres cohesifs, la deshydratation provoque souvent la cristallisation du tensioactif. On peut l'eviter en choisissant des tensioactifs qui forment des phases organisees deshydratees ou bien en introduisant un plastifiant des films.