Classification des tensioactifs et huiles biocompatibles par mesure de la température d’inversion de phase (PIT) et comparaison des diagrammes de phases

Classification of surfactants and biocompatible oils through phase inversion temperature PIT measurements and comparison of phase diagrams

• Auteur / Autrice : Jesús Fermín Ontiveros
• Direction : Jean-Marie Aubry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Molécules et matière condensée
• Date : Soutenance le 13/10/2014
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq, Nord)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de chimie moléculaire et formulation (CMF)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Formulation (génie chimique)

Équilibre hydrophile-lipophile

Microémulsions

Esters

Classification

Surfactants

Mots clés libres

Nombre d'atomes de carbone de l'alcane équivalent (EACN)

Température d'inversion de phase (PIT)

Différence hydrophile - lipophile

Résumé

La balance hydrophile-lipophile de tensioactifs et l‘hydrophobe de la phase huileuse sont des paramètres cruciaux dans la formulation des émulsions et des microémulsions. L'influence de l'addition d'alcools, des matières premières de parfumerie et d'agents tensioactifs sur la température d'inversion de phase (PIT) d'une émulsion de référence C10E4/octane/eau (fw = 0,5) a été étudiée. Les tensioactifs purs du type alcool polyéthoxylés (CiEj) montrent une variation linéaire de la PIT avec la fraction molaire x2 et peuvent être utilisées comme standards pour calibrer une échelle en termes de la pente dPIT/dx2. Ce paramètre conduit à une classification simple des tensioactifs par rapport au C10E4. Les valeurs positives et négatives correspondent à des tensioactifs plus ou moins hydrophiles par rapport au C10E4, respectivement. La comparaison des tensioactifs ioniques et non-ioniques ayant la même chaîne dodécyle permet le classement de différentes têtes hydrophiles. Plusieurs tensioactifs utilisés dans l‘industrie cosmétique, pharmaceutique et alimentaire et de nouveaux tensioactifs biosourcés ont été étudiés. Pour évaluer l‘hydrophobie des esters, une approche différente est utilisée en étudiant le comportement de phase des systèmes C10E4/ester/eau. Quinze esters ont été étudiées et leurs nombre de carbone équivalent (EACN) ont été déterminées à partir de la température T*de la queue du diagramme de fish. L'influence de la structure chimique des monoesters sur l'EACN a été rationalisé en termes la position du groupe ester et le nombre total de carbone, et s'explique par l'influence de ces huiles sur le paramètre d‘empilement "effectif" dans la couche interfaciale.

The hydrophilic-lipophilic balance of surfactants and the hydrophobicity of the oil phase are key factors in the formulation of emulsions and microemulsions. The influence of the addition of alcohols, some perfumery raw materials and surfactants on the phase inversion temperature (PIT) of a reference C10E4/n-octane/water emulsion (fw = 0,5) has been studied. Well-defined polyethoxylated alkyl surfactants (CiEj) show a linear variation of the PIT with their molar fraction x2 and can be used as standards to calibrate a scale in terms of the slope dPIT/dx2. This parameter leads to a simple classification of surfactants with respect to C10E4. Positive and negative values correspond to more or less hydrophilic surfactants compared to C10E4, respectively. The comparison of various ionic and non-ionic surfactants having the same dodecyl chain tail allows ranking the polar head hydrophilicity. Several industrial surfactants used in cosmetic, pharmaceutical and food industries and new bio-based surfactants were investigated. In order to class esters oils, a different approach based on the phase behavior of C10E4/ester oil/water systems was developed. Fifteen ester oils were studied and their Equivalent Alkane Carbon Numbers (EACNs) were determined from the so-called fish-tail temperature T* of the fish diagrams. The influence of the chemical structure of linear monoester on EACN was quantitatively rationalized in terms of ester bonds position and total carbon number, and explained by the influence of these polar oils on the "effective" packing parameter of the interfacial layer.