Les émulsions doubles : coalescence et mûrissement de composition

• Auteur / Autrice : Karl Pays
• Direction : Fernando Leal-Calderon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physicochimie de la matière condensée
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Bordeaux 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Adsorption

Encapsulation (chimie)

Émulsions

Résumé

Les émulsions doubles Eau/Huile/Eau sont des dispersions de globules huileux dans lesquels ont été préalablement dispersées des gouttes d'eau. Ces systèmes présentent un intérêt technologique puisqu'ils offrent la possibilité d'encapsuler des espèces hydrophiles dans les gouttes d'eau internes et de contrôler leur vitesse de libération. Sur le plan scientifique, ces matériaux sont des modèles pour l'étude de la métastabilité des émulsions. La libération d'une espèce encapsulée résulte de deux mécanismes limites : un mécanisme par coalescence qui implique la rupture d'un film liquide et un mécanisme par mûrissement de composition résultant de phénomènes de perméation et/ou diffusion. Nous avons trouvé des conditions expérimentales telles que la libération est gouvernée uniquement par la coalescence des gouttes internes sur les surfaces des globules. On a pu ainsi étudier ce mécanisme de façon précise et en déduire sans ambiguïté les paramètres microscopiques impliqués dans la rupture des films liquides (énergie d'activation et fréquence propre de nucléation). Nous avons ensuite étudié la libération par mûrissement de composition. Le mûrissement a été décrit par un modèle phénoménologique simple qui nous a permis d'identifier des leviers pour contrôler la fuite. Finalement, nous avons fabriqué des émulsions doubles, stabilisées par des polymères amphiphiles, permettant d'encapsuler durablement des espèces chimiques.

Water-in-oil-in-water double emulsions (W/O/W) consist of dispersed oily globules themselves containing smaller aqueous droplets. These systems offer interesting possibilities for the controlled release of chemical species initially entrapped in the internal droplets. These materials can also be regarded as model systems for the study of emulsions' metastability. The release of a chemical substance may originate from two distinct mechanisms. (i) one is due to the coalescence of the thin liquid film separating the internal droplets and the globule surfaces. (ii) The other mechanism termed as "compositional ripening" occurs without film rupturing; instead it occurs by diffusion and/or permeation of the chemical substance across the oil phase. We found some experimental conditions where the release is only due to coalescence. This mechanism was experimentally studied allowing a measurement of the microscopic parameters implied in liquid film rupturing (activation energy and natural hole nucleation frequency). We then studied the compositional ripening in conditions where coalescence does not occur. This mechanism was described by a simple phenomenological model, which allowed us to identify the main parameters controlling the rate of release. Finally, we fabricated double emulsions stabilized by amphiphilic polymers to ensure long term encapsulation.