Emulsions de Pickering stimulables stabilisées par des microgels : des interfaces modèles aux propriétés des émulsions

par Marie-Charlotte Tatry

Thèse de doctorat en Physico-Chimie de la Matière Condensée

Sous la direction de Véronique Schmitt et de Valérie Ravaine.

Soutenue le 15-11-2019

à Bordeaux , dans le cadre de Sciences Chimiques , en partenariat avec Centre de Recherche Paul Pascal (Pessac) (laboratoire) .

Le président du jury était Cécile Zakri.

Le jury était composé de Véronique Schmitt, Valérie Ravaine, Cécile Zakri, Michel Cloitre, Regine, von Klitzing, Kevin Roger.

Les rapporteurs étaient Michel Cloitre, Regine, von Klitzing.


  • Résumé

    Les microgels sont des particules colloïdales polymères faiblement réticulées, capables de se gonfler d’un solvant, de se déformer et de s’adsorber à des interfaces liquides. Parmi eux, les microgels de poly(N-isopropylacrylamide) (pNIPAM) sont thermosensibles et présentent une contraction en volume lorsque la température est supérieure à la température de transition de phase volumique, notée VPTT. De précédents travaux ont montré leur capacité à stabiliser des émulsions de Pickering : les émulsions peuvent être stables à des températures inférieures à la VPTT et être déstabilisées sur demande au-dessus de celle-ci. Afin d’approfondir la compréhension du mécanisme de stabilisation des émulsions, nous discutons le rôle de la structure des microgels sur leur adsorption, leur organisation à des interfaces modèles, les propriétés mécaniques des interfaces et les propriétés des émulsions résultantes en terme de stabilité (cinétique, mécanique) et de propriétés d’écoulement. Le rôle de la réticulation, de la présence de charges et de la taille est étudié pour le modèle du pNIPAM. Nous démontrons le lien existant entre conformation et propriétés macroscopiques des émulsions. En prenant en considération à la fois la structure des microgels et les procédés de formulation (voies d’émulsification), des émulsions avec des propriétés rhéologiques et des états de floculation variés peuvent être obtenues. Fort de ces connaissances, les concepts établis à l’aide des microgels de pNIPAM seront généralisés à d’autres familles de microgels, d’une part des systèmes biocompatibles avec des dérivés comportant des chaînes pendantes oligo(éthylène oxyde), d’autre part des microgels sensibles à des stimuli biologiques tels que la reconnaissance de sucre.

  • Titre traduit

    Pickering emulsions stabilised by microgels : from model interfaces to emulsions' properties


  • Résumé

    Microgels are soft and deformable colloidal particles that are swollen by a solvent and display the ability to deform and adsorb at liquid interfaces. The poly(N-isopropylacrylamide) (pNIPAM) microgels are thermo-sensitive and exhibit a volume contraction when the temperature is raised above the volume phase transition temperature (VPTT). These particle have shown high potential as Pickering emulsions stabilizers: emulsions could be stable at ambiant temperature, below the VPTT and destabilize on-demand above it. To get insight into understanding of the emulsion stabilization mechanism, we systematically discuss the relation between the microgel structure, their adsorption, their organization at model interfaces, the viscoelastic behavior of the interface and the resulting emulsions properties in terms of stability and flow behavior. In the present work, using pNIPAM as model microgels, we investigate the effect of their cross-linking density, their size and their charge density. Varying the microgels structures and the formulation conditions (emulsification process), we could control the emulsions flocculation state and rheological behavior. Based on this knowledge, we propose to synthesize new biocompatible microgels as emulsion stabilizers. Using ligand-modified microgels sucrose-sensitive emulsions may be obtained, enlarging the possible application domains.


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