Contribution de la Spectrométrie de Masse d’Ions Secondaires à Temps de Vol au développement de textiles industriels fonctionnels impliquant des agents actifs cosmétiques

Contribution of Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry to the development of functional industrial textiles involving cosmetic active agents

• Auteur / Autrice : Mickaël Desbrosses
• Direction : Didier Léonard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie de Surface des Matériaux
• Date : Soutenance le 01/07/2016
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Chimie (Lyon ; 2004-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Sciences Analytiques. Lsa
• Jury : Président / Présidente : Pierre Lantéri
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Bessueille, Isabelle Ferreira, Yann Chevolot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Anouk Galtayries, Arnaud Delcorte

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectrométrie de masse des ions secondaires

Analyse

Fibres textiles

Chimie textile

Surfaces (technologie) -- Analyse

Mots clés libres

ToF-SIMS

Analyse de surface

Calibration

Décapage

Agents actifs cosmétiques

Textiles techniques

Polymères

ToF-SIMS

Surface analysis

Calibration

Gentle sputtering

Cosmetic active agents

Technical textiles

Polymers

Résumé

La Spectrométrie de Masse d'Ions Secondaires à Temps de Vol (ToF-SIMS) permet la caractérisation de l'extrême surface à haute sensibilité via la détection d'ions secondaires atomiques et moléculaires. Ces travaux ont visé à étudier son application pour l'analyse de textiles industriels auxquels ont été conférées des propriétés dermatologiques (cosmétotextiles). Trois démarches analytiques adaptées aux spécificités des agents actifs et des technologies utilisées ont été présentées. Elles ont nécessité un développement particulier des méthodes employées (étude préliminaire, calibration, traitement et interprétation des données) et de tenir compte des possibilités et des limites de la technique ou de l'appareillage utilisé dans le contexte particulier de l'analyse des fibres textiles (topographie, effet de charge localisé, contaminations, formulations complexes, ségrégation et concentration de certains constituants des traitements en extrême surface).Dans la première démarche, la cartographie chimique ToF-SIMS a été utilisée avec succès pour illustrer l'existence d'un gradient de concentration en agent actif près de l'extrême surface de matrices polyamides. La capacité à identifier les signatures caractéristiques des agents actifs et valider leur présence en surface des échantillons textiles a pu être confirmée dans la majorité des cas. Cependant l'utilisation de signatures différentes de celles de l'agent actif a été nécessaire pour valider la présence de traitement dans le cas des textiles traités par co-précipitation. Enfin, un protocole de décapage doux a été testé pour faire face au problème particulier du recouvrement des textiles industriels par des apprêts siliconés

Time-of-Flight Secondary Ion Mass spectrometry (ToF-SIMS) allows the characterization of the outermost surface with high sensitivity by mass detection of atomic and molecular secondary ions. The objective of this work was to study its application in the context of the analysis of industrial textiles on which dermatological properties are given (cosmetotextiles). Three analytical approaches based on the specific properties of the active agents and technologies are presented. They required peculiar developments of methods (preliminary study, calibration, data processing and interpretation ...) and to consider the possibilities and limitations of the technique or the equipment in the particular context of these textile fibers analysis (topography, localized charge effect, contamination, complex formulations, segregation and concentration of some components from the treatments at the outermost surface ...).In the first approach, ToF-SIMS chemical mapping was used to successfully illustrate an active agent concentration gradient close to the outermost surface of polyamide matrices. The ability to identify the characteristic signatures of active agents and to validate their presence at the surface of textile samples was confirmed in most cases. However, signatures different from those from the active agent were needed to validate the treatment in the case of textiles treated by co-precipitation. Finally, a gentle sputtering protocol was tested to address the particular issue of industrial textiles covered with silicone based textile finishing