Elaboration de microcapsules en polyurée calibrées en taille et en épaisseur de peau par un procédé microfluidique pour l'absorption des ultraviolets

Preparation of polyurea microcapsules calibrated in size and shell thickness by a microfluidic process for the absorption of ultraviolet

• Auteur / Autrice : Jiupeng Du
• Direction : Pierrette Guichardon, Nelson Ibaseta
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur. Mécanique et physique des fluides
• Date : Soutenance le 16/03/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Mécanique, Modélisation et Procédés Propres (M2P2) (Marseille, Aix-en-Provence)
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Veesler
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Alexandre Serra, Jean-Claude Hubaud, Bruno Montagnier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nathalie Le Sauze, Marc Leonetti

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rayonnement ultraviolet

Polymérisation

Dynamique des fluides

Mécanique des fluides

Mots clés libres

Microfluidique

Régimes d'écoulement

Mouillage

Microcapsules en polyurée

Polymérisation interfaciale

Absorbance UV

Microfluidics

Flow regimes

Wetting

Polyurea microcapsules

Interfacial polymerization

UV absorbance

Résumé

Ce travail de thèse consiste à exploiter, pour la production de microcapsules en polyurée, les avantages que présente la microfluidique. Grâce à sa capacité à produire des gouttes avec une distribution de taille très étroite, l'émulsification microfluidique présente un grand intérêt comme étape préalable à la polymérisation interfaciale. Bien que la littérature sur la production de gouttes dans des microcanaux soit abondante, les solvants organiques couramment utilisés se limitent à certaines huiles d'hydrocarbures toxiques ou à des cétones, car ces solvants sont très hydrophobes et donc faciles à émulsionner dans l'eau. La première partie du travail s'intéresse à la faisabilité d'émulsifier dans l'eau deux solvants verts moins hydrophobes (adipate de dibutyle et acétate de n-butyle) au sein d'un microcanal en verre hydrophile de type flow focusing et d'y étudier les différents régimes d'écoulement. Dans la deuxième partie, l'ajout d'une réaction de polymérisation interfaciale au sein de l'émulsion formée par microfluidique est étudié en détails. Nous visons à élaborer des microcapsules en polyurée calibrées en taille et en épaisseur de peau contenant du salicylate d'octyle (OS). Ces microcapsules sont utilisées pour étudier, pour la première fois, l'influence de l'épaisseur de la peau des microcapsules sur leur efficacité d'absorption vis à vis des ultraviolets (UV)

This thesis aims to exploit the advantages of microfluidics for the production of polyurea microcapsules. Because of its ability to produce drops with a very narrow size distribution, microfluidic emulsification shows great interest as the first step for rapid interfacial polymerisation. Although the literature on the production of drops in microchannels is abundant, commonly used organic solvents are limited to certain toxic hydrocarbon oils or ketones, as these solvents are very hydrophobic and therefore easy to emulsify in water.The first part of the work concentrates on the feasibility of emulsifying two less hydrophobic green solvents (dibutyl adipate and n-butyl acetate) in water and study the different flow regimes within a hydrophilic flow-focusing microchannel of glass. In the second part, the addition of an interfacial polymerization within the emulsion formed by microfluidics is studied in detail. We aim to fabricate polyurea microcapsules calibrated in size and shell thickness containing octyl salicylate (OS). These microcapsules are used to study, for the first time, the influence of the shell thickness of microcapsules on their absorption efficiency against ultraviolet (UV) light