Evidence for bicontinuous and random structures in Winsor microemulsions with flexible interface layer : structure-layer curvature-low interface tension relations

Mise en évidence de structures bicontinues et aléatoires dans les microémulsions de Winsor à film interfacial souple : relations structure-courbure du film-basses tensions interfaciales

• Auteur / Autrice : Loïc Auvray
• Direction : Directeur de thèse inconnu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 1985
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Neutrons

Mots clés libres

Microémulsions de Winsor

Résumé

Nous étudions par diffusion centrale des rayons X et des neutrons la structure des microémulsions de Winsor qui contiennent des proportions comparables d'eau et d'huile et sont associées à des tensions interfaciales très petites. Nous obtenons quatre résultats expérimentaux essentiels : i) les microémulsions de Winsor sont des systèmes colloïdaux dispersés. Un film interfacial de tensioactif, mis en évidence par les comportements asymptotiques de l'intensité diffusée, sépare l'eau et l'huile à l'échelle microscopique. Ii) la structure de ces microémulsions est aléatoire. Le rayon de courbure moyen du film est proportionnel au produit des fractions volumiques d'eau et d'huile et inversement proportionnel à la concentration du tensioactif, comme le prévoient les théories de microémulsions aléatoires proposées par Talmon-Prager et de Gennes-Levinson-Jouffroy. Iii) ces microémulsions sont bicontinues : la courbure moyenne du film déduite d'expériences de variations des contrastes varie continument avec la fraction volumique d'huile et s'annule quand la microémulsion contient autant d'eau que d'huile. Iv) les corrélations à grande échelle de l'eau (ou de l'huile) sont de type volume exclus. Ces corrélations s'interprètent bien par l'existence de volumes élémentaires corrélés d'eau et d'huile dans la microémulsion, dont la taille est bien définie et est fixée par la rigidité du film. Nous relions théoriquement la structure de l'interface microémulsion­eau (ou huile) en excès et les variations des tensions interfaciales avec la salinité à des effets de courbure spontanée du film interfacial.

We have studied by small angle scattering of X-rays and neutrons the structure of concentrated Winsor micro emulsions, which contain comparable proportions of oil and water and are associated to very law interfacial tensions. We have obtained four essential experimental results: i) the Winsor micro emulsions are colloidal dispersed systems. A surfactant interfacial film, evidenced by the asymptotic behaviors of the scattered intensity, separates oils from water at microscopic scales. Ii) The structure of these micro emulsions is random. The film mean radius of curvature is proportional to the product of the oil and water volume fraction and inversely proportional to the surfactant concentration, as predicted the theories of random micro emulsions proposed by Talmon-Prager and de Gennes­Jouffroy-Levinson. Iii) These micro emulsions are bicontinuous: the film average mean curvature, deduced from contrast variations experiments, varies continuously with the oil volume fraction and vanishes when the micro emulsion contains as much ail as water. Iv) The water (or oil) correlations at large scale are excluded volume like correlations. They are well interpreted by the existence in the micro emulsion of elementary correlated volumes of oil and water, whose size is well defined and fixed by the film stiffness. We theoretically relate the structure of the interface between a micro­ emulsion and an oil (or water) phase in excess and the variations of the interfacial tensions with salinity to the effects of the surfactant interfacial film spontaneous curvature.